金属間化合物が時計になる
はんだ接合部は、銅の上にはんだがあるだけではありません。界面では銅とスズが反応して金属間化合物を作ります。健全な接合部で約 1.5〜3.5 µm で、電気的・機械的な接続を実際に担う層です。
この化合物は脆く、接合部が融点以上になるたびに成長します。したがってリワークは無償ではありません。1サイクルごとに層が厚くなり、厚くなった層は熱サイクルや振動のもとで、当初の接合部よりはるかに早く割れます。
この単一の機構が、以下に続くリワーク規則の大半を説明します。
サイクル上限
現場で機能する規則は、1接合部あたりのリワーク回数に上限を設け、そのすべてを記録し、上限に達した基板は廃棄することです。3回が一般的な上限ですが、合金、パッドサイズ、熱容量で変わるため、正確な回数は作業指示書に書きます。
同じ論理で、基板あたりの修理回数も制限します。6か所を修理した基板は、初品検査に合格した製品と同じものではありません。
1パッド1回の除去
部品の取り外しは、触れるすべてのパッドにとって完全な熱サイクルです。同じパッドで2回取り外せば、熱の負荷と金属間化合物の成長が倍になり、基板上で最も薄いめっきであるバレル出口の銅から先に壊れます。
実際の運用では、載せる前に部品を検証し、外す必要があるならそのパッドは1回限りです。鉛フリーの実装では、2回目の取り外しでパッドが剥離します。
エリアアレイ部品
BGA や CSP のリワークは独立した技術です。下からの予備加熱、部品位置で測定した制御プロファイル、リボール用の治具、そして結果の X線検証が必要です。社内でリボールを行うのはまさにこの理由で、ボールが浮いた返却基板は廃棄よりリボールの方が安く済むのが普通です。
注意すべき不良モードは、正しく見えて正しくない接合部です。完全に潰れていないボールや、ダイ側パッド下のボイドは、X線でしか見えません。
熱・水分・基板そのもの
リワークは接合部だけでなく積層板も加熱します。水分を吸った基板は、アイロンや熱風が当たったときに層間剥離やブリスターを起こすため、湿気のある環境で保管された基板はリワーク前にベークします。反り・ねじれの基準はその後も適用されます。平坦でなくなった基板は、次の実装工程で正しく実装できません。
記録と再検査
修理はすべて記録し、再検査します。見える接合部は外観検査、見えない接合部は X線、少なくとも影響を受けたネットの再試験を行います。品質は IPC-A-610 に照らして判定し、修理前の接合部がどうだったかの基準には、初品検査の記事の初品基準を使います。
