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2008年11月

温度プロファイル注意点(2)

前回のブログで、リフロー炉の温度プロファイ
ルは非常に重要だと記しました。又その時、
温度測定用の基板試料作製の問題も触れま
した。SMTの生産現場で、どの様な基板試料
で温度プロファイルを測定しているか?確認
する必要があります。非常に多くの現場で、
「これはまずい」と言う試料を見かけます。
問題の例(写真)としてRimg0797 、この写真ではQFP
-ICのリード部パターンの温度を
測定したいのに2本の熱電対が
その手前でタッチしている。これ
では、測りたい温度の箇所を測
定していない事になります。

Imgp1994左の写真例、測定したい個所に
熱電対を固定したのはいいです
が、耐熱テープ3枚重ねで固定
している。炉の中では、雰囲気
で温度を上昇させているのに正確な温度に
上がる前に、基板は炉から出てしまいます。
プリントアウトされた温度プロファイルのグラ
フでは正しいように見えますが、実際、炉の
温度は高くなり基板フクレの症状になること
があります。
下の写真例も、熱硬化接着剤で固定したの
        ですがRimg0713_2 その量が多すぎです。
これも前と同じ様に温度プロフ
ァイルのグラフと実際の量産基
板の温度が異なります。


熱電対の作り方の正しい方法は、絶縁され
       た2本のRimg0970熱電対の先端部皮膜を
剥がし、左写真の様に溶接する
のが一番確実で信頼がおける
と思います。溶接出来ない場合、
よく2本の熱電対線をヨジリます
が、この時、密にヨジルのがコツです。疎に
ヨジルと不安定な 温度カーブになります。

SMT生産現場の温度プロファイルに関する
資料、試料をもう一度見直しされる事をおす
すめします。

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温度プロファイルの試料

リフロー炉内の温度経時変化状態を示す『温度プロ
ファイル』は非常に重要です。所が、SMTの生産現
場で80%以上の現場は、間違ったプロファイルを現
場で掲示しています。(実際の炉内の温度と掲示さ
れた温度プロファイルカーブとが異なっているのです)
そのために
   (1)はんだ付け不良
   (2)部品破損
   (3)基板フクレ
等の症状を発生させてしまう事がたびたびあります。
なぜ、温度プロファイルが重要かと言いますと、プリ
ントアウトされた温度カーブが、『ISOの会議』、また
『品質会議』等の席上で、「私どもは、このように問
題のない温度プロファイルで生産しています」と宣
言されてしまいます。そうすると後は、はんだが悪い
、部品が悪い、基板が悪いとなってしまいます。これ
では不良の原因分析が的を得た分析になりません。
それには、一つのカラクリが有るのです。
炉の温度測定をする基板試料にあるのです。試料
での温度測定は、量産時の基板温度と出来るだけ
イコールでなければ意味有りません。所がイコール
でないSMT生産現場が非常に多いのに驚かされま
す。熱電対を基板に付ける作業が、現場ではバラ
バラで耐熱テープを2重、3重にも重ね固定する。又
熱硬化接着剤をウナギの寝床のように多量に付け
固定する。これでは、実際に基板面が300度近くな
りますが、測定した温度プロファイルは、ISO通り、
推奨温度カーブ通りとなってしまいます。こうなると
真の不良原因対策はどこかに隠れてしまいます。
正しい温度測定用の試料を作る事が本当に重要
です。

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《 SMT する事間違うと大変 (1) 》

SMTは、英語ではSurface Mount Technologyです
が日本語では『表面実装技術』になりますが、する
事(S)間違うと(M)大変(T)のSMTだと思います。
それだけSMT現場では、する事(S)がたくさんあり
ます。私の長年の経験ですが生産現場で発生する
不良の責任部門ですが、ディップはんだ付け工程
で発生する不良は、パターン設計者(技術部門)の
責任で、SMTのリフローはんだ付け工程では生産
部、生産技術部の責任になることが多いです。(勿
論、両者とも作業指導書の指示通り、やるべき事を
全てやった前提での話です)ディップはんだ付けの
場合、パターンパッドに無限大の溶融噴流はんだが
、これでもか、これでもかと基板面に押し当てて、は
んだ付けします。また部品は殆ど基板に固定されて
おり、条件設定が十分に準備されていれば、はんだ
付けは容易と思われます。無限大のはんだを押し
当てても不良になるのはパターン設計が悪いからと
考えられます。それに反してSMT生産現場では、
パッドに適正量のクリームはんだを印刷する事がむ
ずかしく、多くても、少なくても不良が発生します。
また部品も基板上に載かっているだけで、リフロー
炉の中、温度上昇をしていく間で色々な影響をを受
けます。印刷からリフロー迄、現場での変化が不良
発生となり、担当者から生産技術部まで注意しなけ
ればならない事がたくさん有ります。まさに、SMT
は『すること間違うと大変(SMT)』な現場です。
それだけに、かえってSMTは刺激的な変化があり、
面白い現場だと思います。SMTでの技能ノウハウは
順次ブログに記していきたいと考えています。

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《はんだが飛ぶ?…ほんとう???》

お客様からよく「あなたの所の基板面に、はんだボールが多い、
何とか対策出来ないのか?」とよくクレームが付くことが有り
ます。指摘された基板をよく見ると確かに基板上に多くの『は
んだボール』が有るのが確認されます。
私は、ずっと以前から『はんだが飛ぶ』と言う事に疑問を持っ
ていました。確かに本にも『飛ぶ』と書かれている本がありま
す。また多くの人が『はんだが飛ぶ』、『フラックスと一緒に
はんだが飛ぶ』と言われます。本当かな?と半信半疑でした。
なぜなら、はんだと言う金属を飛ばすには『力』が絶対必要で
す。ピッチャーは力を込めてボールをキャッチャーに投げます。
子供はサッカーボールを力強く蹴飛ばしボールを飛ばします。
そのような『力』は、はんだを溶かす時、どこから発生してい
るのか?はんだは融点になれば、固体から液体になるだけです。
その時の膨張係数?金属のはんだが2倍、3倍にもなる膨張係
数はありません。確かにフラックスは飛びます、飛散します。
『フラックスと一緒に飛ぶ』と言う人がいます。しかし、基板
面の飛んだはんだボールをよく顕微鏡で見てみると、そのボー
ルの表面にはフラックスは付着していません。これらの事に以
前から疑問を持ち続け、何年か前にこの結論を得ました。それ
は、『はんだは絶対に飛ばない、飛ばしているのです』と言う
事です。ある日、コテ作業の非常に上手な作業者とそうでない
作業者の基板面を比較して、その出来ばえを見てがく然としま
した。その時に気が付いて写真のような実験を現場リーダ達と
やりました。白紙のA4の中央部に穴を開け、基板の上に置き
はんだゴテを動かさず固定させ、糸はんだを加える。これを何
回も作業をする。片やはんだゴテを動かし作業をする。その後
両者の紙の上を顕微鏡で確認した結果、後者はフラックス飛散
あり、ボールの飛散も有りましたが、前者はフラックス飛散は
ありましたが、ボールの飛散は皆無でした。丁度、水の入った
コップに箸を入れ、その箸を動かせば水滴が回りに飛ばされま
す。この原理だと考えます。これで私は『はんだは飛ばない、
飛ばしているのだ。飛ばしている事を『飛ぶ』と言えば飛ぶこ
とになります』と言う結論を得ました。皆様も実験してくださ
い。面白い真実が分かるはずです。
従って、コテ作業者への指導は、コテを当てる目的、意味なく
コテ先を動かさないこと等の指導が必要です。(作業者によっ
ては、変なクセを持った作業者がいます。直させる事が必要)

また、クリームはんだを使用するSMTの現場でもはんだボー
ルは発生します。これは、又別なカラクリです。このカラクリ
に付いては後日のブログで記したいと思います。
    Imgp1741         

(実験)
A4の白紙の
中央部で、
はんだゴテを
固定し、糸は
んだを加える。
またコテを動
かし糸はんだ
を加える。

Imgp1793 はんだゴテを
固定してヤニ
入り糸はんだ
を加えた。
フラックスの
飛散あり、は
んだボールの
飛散無し。

Imgp1783 コテ先を動か
した作業。
はんだボール
飛散、ボール
の周囲、フラ
ックス 付着
なし。                              

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