量産現場における基本的な認識（3）ボイド対策：量産現場における良否の判定方法（2/3 ページ）

[河合一男，実装技術／MONOist]

3.事例

（1）プリヒートの変更

　写真3は、プリヒートの変更を示したものである。写真3-1は、プリヒートの長い温度プロファイルと耐熱性の高いフラックスを使用し、上下のヒータ温度は同じである。写真3-2は、プリヒート部のみ短縮し、フラックス効果によってはんだの流動性が改善し、ボイドが削減されている。

写真3

（2）リフロー炉の違い

　リフロー炉の違いによる差を以下に見る。

（a）遠赤外線＋エアリフロー炉

　写真4は、遠赤外線＋エアリフロー炉で、写真4-1は耐熱性の高いフラックス、写真4-2は熱反応の速いフラックスである。

写真4

（b）エアリフロー炉

　写真5は、エアリフロー炉で、写真5-1は耐熱性の高いフラックス、写真5-2は熱反応の速いフラックスである。

写真5

（c）エアリフロー炉

　写真6-1は、上下同じヒータ温度のもの、写真6-2では下部ヒータは上部ヒータより30℃高く設定している。

写真6

（d）遠赤外線＋エアリフロー炉

　写真7は、遠赤外線＋エアリフロー炉のものである。写真7-1は上下同じ温度で、耐熱性の高いフラックスを、写真7-2は下部を30℃高くした耐熱性の高いフラックス、写真7-3は下部を30℃高くした、熱反応が速いフラックスの、それぞれの様子である。

写真7

（3）ボイド対策実験

　写真8はそれぞれ、ボイド対策実験の結果である。写真8-1は部品を搭載せずにリフローしたもので、小さなボイドが多数発生している。写真8-2は、2回、リフローしたものである。写真8-3は、部品を搭載せずに一度リフローした後にフラックスを塗布し、その後で部品を搭載し、2回目のリフローにかけたものである。写真8-4は、予備はんだを糸はんだで行った後に、フラックスを塗布して部品搭載し、リフローしたものである。溶剤の含まれていない糸はんだで予備はんだをした方法では、ボイドは発生しないことがわかった。

写真8

　通常のリフローでは、設計や基板材質、部品形状、使用リフロー炉により多少発生状況は異なるが、大きなボイドが多数発生する。特に、基板の縁やスリット近辺にある大きな部品は、下部からの熱風の巻き込みもあって、基板中心部よりフラックスの劣化が激しいため、注意が必要である（写真9）。

写真9比較的小さくて丸いものはガスによるボイドと推定される

　写真10は、はんだ印刷後の実験であり、そのため一部部品をずらして搭載している。写真11（右）は、はんだ印刷後にインクで着色し、ガラスを被せた状態でのリフローしたもので、フラックスはガラスのサイズまで広がっているが、フィレット中心部の一部は色が薄い。これは、はんだとガラスの密着性が高い部分であり、濃い部分はフラックス残渣である。

　通常は、部品下面にはんだがぬれ、密着するため、フラックスはフィレット外へ押し出されるが、熱の供給状態では部品下やフィレット内部に多く残留する（写真12）。

写真10

写真11

写真12