実装工程における、はんだ不良発生のメカニズムと効果的な対策とそのポイント

はじめに

製造業の現場で、はんだ付け不良はしばしば頭を悩ませる問題です。
特に、電子基板の実装工程では、はんだ付け不良が故障や品質クレームに直接つながるため、その発生メカニズムを理解し、効果的な対策を講じることが求められます。
この記事では、はんだ不良の発生メカニズムとその対策、さらに対策を講じる際のポイントについて詳しく解説します。

はんだ不良の発生メカニズム

発生メカニズムの概要

はんだ不良には、はんだボイドやはんだボール、ブリッジング、未はんだ付けなど、さまざまな種類があります。
これらの不良は、実装工程における設計不良、材料選定の問題、設備や環境の不具合など、さまざまな要因によって引き起こされます。
そのため、不良の原因を特定し適切な対策を講じるためには、各要因について深く理解することが重要です。

材料選定の影響

はんだ不良の発生には、はんだペーストの特性が重要な役割を果たします。
不適切なはんだペーストを使用すると、はんだの流動性やぬれ性が悪くなり、不良リスクが高まります。
例えば、融点が合っていないものや、合金成分のバランスが悪いものを使用すると、ボイドや未はんだ付けの原因となります。

設備の問題

印刷工程のスクリーン印刷の不良や設備の不具合も、不良の大きな原因です。
例えば、スクリーンやステンシルのメンテナンスを怠ると、目詰まりや不均一なはんだ量の原因になります。
また、リフロー炉の温度プロファイルが不適切である場合には、不良発生リスクがさらに高まります。

効果的な対策とそのポイント

材料選定の改善

はんだペーストの選定においては、基板や部品の特性に最適化されたものを選ぶことが重要です。
具体的には、はんだペーストの粘度、フラックス成分の種類、合金成分などを考慮し、試行錯誤しながら最適な製品を見つける必要があります。

設備の適正化

設備の設定やメンテナンスは、はんだ不良を防ぐもう一つの要因です。
スクリーンやステンシルの定期的な清掃、交換を行うことはもちろん、リフロー炉の温度プロファイルの調整も不可欠です。
温度プロファイルは、部品に対する熱の影響を最小限に抑えつつ、適切な固化を促す設定とすべきです。

作業標準の整備と教育

はんだ付け工程におけるヒューマンエラーを防ぐためには、作業標準の整備と作業者への教育・訓練が重要です。
作業標準には、作業手順、品質基準、チェックリストの明示が含まれます。
作業者には、これらを促す指導とトレーニングを通じて、正しい作業の定着を図ります。

品質管理とモニタリング

はんだ不良の発生を事前に防ぐためには、製造工程全体を通しての品質管理およびモニタリングが必要です。
定期的なサンプル検査や、X線検査、AOI（自動視覚検査）を活用することにより、タイムリーにはんだ不良を検出し改善行動をとることができます。

おわりに

はんだ付けにおける不良は、その発生メカニズムをしっかり理解し、適切な対策を講じることで減少させることができます。
材料選定、設備の適正化、作業標準の整備、品質管理と、複数の観点からアプローチすることで、より一層の品質向上と不良削減が期待できます。
製造現場での実践を通じて、ぜひ現場での改善活動に役立てていただきたいと願います。