PCB の鉛フリーリフローはんだ付けの要件

鉛フリーのリフローはんだ付けプロセスでは、鉛ベースのプロセスよりも PCB に対する要件がはるかに高くなります。ＰＣＢの耐熱性はより優れており、ガラス転移温度Ｔｇはより高く、熱膨張係数は低く、コストは低い。

PCB の鉛フリー リフローはんだ付け要件。

リフローはんだ付けでは、Tg はポリマーの固有の特性であり、材料特性の臨界温度を決定します。SMTはんだ付けプロセスでは、はんだ付け温度がPCB基板のTgよりもはるかに高く、鉛フリーはんだ付け温度は鉛を使用したはんだ付けよりも34℃高いため、PCBの熱変形や損傷が発生しやすくなります。冷却中にコンポーネントに影響を与えます。より高い Tg を持つベース PCB 材料を適切に選択する必要があります。

溶接中に温度が上昇すると、多層構造 PCB の Z 軸が積層材料、ガラス繊維、Cu 間の XY 方向の熱膨張率と一致しなくなり、Cu に大きな応力が発生し、ひどい場合にはメタライズ穴のメッキ割れや溶接不良の原因となります。それは、PCB 層の数、厚さ、ラミネート材料、はんだ付け曲線、形状などによる Cu 分布などの多くの変数に依存するためです。

実際の運用では、多層基板のメタライズ穴の破断に対して、凹部エッチング工程において電解めっき前に穴内の樹脂・ガラス繊維を除去するなどの対策を講じています。メタライズ穴壁と多層基板との接着力を強化します。エッチング深さは13~20μmです。

FR-4基板PCBの限界温度は240℃です。単純な製品の場合、235～240℃のピーク温度で要件を満たすことができますが、複雑な製品の場合は、はんだ付けに260℃が必要になる場合があります。そのため、厚板や複雑な製品には高温に強いFR-5を使用する必要があります。FR-5は比較的コストが高いため、一般的な製品ではFR-4基板の代替としてコンポジットベースCEMnを使用することができます。CEMnは、表面とコアが異なる材料で作られた硬質複合ベース銅張積層板です。略して CEMn はさまざまなモデルを表します。