実装部品浮きについて

質問

半田付け後の部品が浮いて困っています。

セラッミックス基板の金パターン（φ16mm）上に金属部品（材質：コバール、メッキ無しφ14mm、t=4mm）を搭載してホットプレートにて加熱（240～250℃）し、鉛フリー半田ペーストを塗布すると冷却後に部品が30～40μm浮いてしまいます。

原因が分からず困っています。又、浮きを20μm以下に抑えたいのですがどうしたら良いでしょうか？御指導・アドバイスお願い致します。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

後から半田ペーストを加えても、溶けた段階で毛細管現象のように部品下へ流れ込み、部品を持ち上げているのではないでしょうか。
たとえば、パターンを広くとる、◎のように中を抜く、など部品下面へ入り込む半田の量を減らしてみてはどうでしょうか(設計や強度の問題があるかとは思いますが)。
また、部品に重りを載せることはできませんか？
当方の過去の経験では、リフローでどうしても浮いてしまう部品へ、重りを載せて浮きを押さえたことがあります。
ちなみに、重りにはコスト削減のために硬貨を耐熱両面テープで使用しました。

多少なりとお役に立ててよかったです。
1?fを超える重りが必要というのは、やはり浮きを押さえるのは、かなり難しいようですね。
もし片面実装なら、Ｃクランプのような治具は使用できないでしょうか。
背面からも支えてやれば、基板へのダメージは減るかと思います。
1?f程度なら、Ｃ型でなくともコ型でも可能かと思います。
ただ、作業性、部品をつぶす可能性、熱効率の問題がありますが。
思いつきのアイデアで、もうしわけありません。

お礼

アドバイスありがとうございます。
これもまた説明不足でしたが基板は両面実装タイプです。
恒久的には浮きの真因を明確にする必要がありますが、先ずは浮きの発生
防止を第一優先に考えています。
クランプの発想は『思いつき』というより『ひらめき』に値します。
早速、形状について考えさせて頂きます。

補足

回答ありがとうございます。説明不足で大変申し訳ありませんでした。
予め部品形状は外径φ14ｍｍ内径φ4ｍｍで中は抜かれています。（半田付け面積141.3m?）
この時の引っ張り強度は破断面がセラミックス基板になっており半田層ではない為、強度的には問題ないと思います。
アドバイス通りに重りを追加しましたが約1.2kgfで浮きを20μm以下に抑える事が出来ました。とりあえず目的達成です。ありがとうございました。
但し、部品搭載数が基板１枚あたり１０個以上なので総重量も10ｋｇｆを超え、作業性や製品への影響が心配です。今後、パターン形状等も含め、半田流れ込み量についても検討していきます。

回答No.3

noname#230359

聞いた話ですが、接着材等で接着してから
半田していました。

お礼

ありがとうございます。
早速、検討したいのですが半田付け温度が２４０℃～２５０℃である事、
又、現在重りを部品１個あたり1.2ｋｇｆ搭載している為、耐熱と耐荷重性の
ある接着財を選定する必要があります。見つかり次第、検討してみます。

回答No.2

noname#230359

具体的なアドバイスがあり、解決済みの様なので参考情報を。
セラミック基板の大きさにもよるのですが、基板自体が反っている事はないでしょうか？基板が反っている状態で半田付けを行うと実装する時は無理やり平坦(基板を押さえつける)にする事で実装できます。しかしながら、冷却後は、反っている状態に戻ろうとします。極端に言うと、基板が部品に対して圧力を加えてしまう。こうなると、経年劣化などで半田部にヒビ(クラック)が入ってしまうので注意が必要です。
今回のケースとはちょっと違いますが参考情報として。。。

お礼

ありがとうございます。
基板の大きさはφ300mm程ですが御指摘の通り、約0.1ｍｍの反りが確認され
ました。現在は総重量10ｋｇｆ以上の重りで押さえつけている為、不具合の
発生は根絶させる事に成功していますが、根本的に浮きの真因を把握して
対処したいものです。その後の調査で断面サンプルには気泡（ボイド）も
確認されており、浮きの要因の可能性もあります。引き続き検討します。