34 °C の差
Sn-Pb 共晶は 183 °C で溶けます。SAC305 は 217〜220 °C で溶けるため、工程の熱の各段階——ソーク、ランプ、液相線以上の時間、ピーク——がそろって数十度上がります。
これは些細な違いではありません。積層材が受ける熱、部品が耐えるべき熱、リフロー中に抜ける水分量、そして各接合部に成長する金属間化合物の量が変わります。
ペーストとプロファイル
鉛フリーペーストは独自のプロファイル窓を持ち、プロファイルは炉の表示ではなく実装品で測定します。ピークはふつう 235〜250 °C の間に置き、パッドを濡らすのに十分高く、部品の耐熱の内側に収まる高さにします。
実務上の帰結は3つです。
- 液相線以上の時間がより重要になります。長ければ安全ということはなく、金属間化合物を成長させ積層材に応力をかけます。窓は上下両側から制限されます。
- 熱容量は場所で変わります。厚銅プレーンや大きなコネクタを持つ基板は不均一に温まるため、プロファイルは最も冷たい点と最も熱い点で検証します。
- 混載基板では、リフローと選択はんだ・フローはんだで別のプロファイルが必要です。スルーホール部品は、SMT 面がすでにはんだ付けされた後にフローを通るからです。
部品と水分
鉛フリーのプロファイルは、すべてのパッケージを限界に近い温度まで加熱します。プラスチックパッケージは空気中の水分を吸い、その水分がリフロー中に蒸気になって、割れや層間剥離を起こします。これは工程の警報ではなく、市場での故障として現れます。
そのため吸湿レベルに応じた管理が製造の一部になります。乾燥保管、フロアライフの管理、レベルが求める場合のリフロー前のベーキング、そしてレールをライン上に一晩置かない運用です。
表面処理と書類
標準的な鉛フリー表面処理はすべて SAC ペーストと組み合わせられます。鉛フリー HASL、ENIG、無電解スズ、無電解銀、OSP で、選択は鉛ではなく平坦性と棚寿命の話です。商取引で重要なのは書類です。RoHS 宣言、部品サプライヤーからの含有物質宣言、そしてロットに添える適合証明書です。
鉛フリーでのリワーク
リワークは鉛フリーがもっとも寛容でない領域です。高い温度はパッドと積層材に応力をかけ、2回目・3回目のリフローは接合部の金属間化合物層を成長させ続けます。局所加熱、下からの予熱、適切な合金、そして文書化されたサイクル上限がすべて必要です。ルールはリワークと修理のガイドラインにまとめてあります。
製造は IPC-A-610 の工作精度に従い、工程限界はPCBA 製造のページにあります。表面処理を選ぶ必要がある基板は製造対応能力のページで比較できます。
