PCBアセンブリは非常に複雑なプロセスであり、精度が常に最重要事項です。たとえわずかな欠陥であっても、電子機器に様々な問題を引き起こす可能性があります。PCBの機能や電子機器への応用に悪影響を与える可能性のある欠陥は数多く存在します。その中で最も蔓延しているのが、いわゆる「PCBトゥームストーン」または「トゥームストーン化」です。しかし、これは一体何なのかご存知ですか？この問題を回避するにはどうすれば良いのでしょうか？その答えを探っていきましょう。
PCB トゥームストーンとは何ですか?
PCBトゥームストーン現象は、マンハッタン効果、ストーンヘンジ効果、跳ね橋効果とも呼ばれ、表面実装部品の組立工程で発生する可能性のあるはんだ付け不良です。影響を受けた部品が墓地の墓石のように見えることから、このように呼ばれています。トゥームストーン現象が発生すると、PCBの片方の端が 表面実装部品 （多くの場合、抵抗器、コンデンサなどの受動部品）は、 PCBパッド一方、もう一方の端ははんだ付けされたままです。この問題は、小型のSMT部品でよく発生します。サイズが小さいほど、リスクは高くなります。
PCBトゥームストーンの7つの主な原因
本質的に、トゥームストーン現象自体は、部品に作用する力の不均衡によって引き起こされます。 はんだ付けプロセスこの現象を理解するには、はんだ付けプロセスにおける「濡れ」という概念を理解する必要があります。濡れとは、溶融はんだが部品のリード線とPCBパッドの両方の金属表面に結合を形成するプロセスを指します。理想的なシナリオでは、濡れは部品の両端で同時に均一に発生します。しかし、濡れが不均一になると、トゥームストーン現象につながる可能性があります。トゥームストーン現象を引き起こす不均衡には、いくつかの要因が考えられます。
不均一な温度プロファイル
プリント基板内の温度勾配により、部品の片方の端がもう片方の端よりも先にはんだ付けされてしまうことがあります。これは、リフロー炉内の熱分布の不均一性や、部品の熱特性の変化によって引き起こされます。 PCBボード材料.
はんだペーストの塗布が不均一
パッドに塗布されるはんだペーストの量が不均一だと、濡れムラが発生します。はんだペーストの量が不均一になる原因は、通常、ステンシルの設計が不適切であるか、はんだペーストの印刷プロセスが不適切であることが挙げられます。
パッド設計の問題
パッドのサイズが不一致であったり、パッドの配置が適切でなかったりすると、表面張力に差が生じる可能性があります。パッド寸法がわずかに異なるだけでも、特に小型部品の場合は、ツームストーン現象が発生する可能性が高くなります。
コンポーネントの形状
部品の形状や寸法によっては、その物理的特性により、トゥームストーン現象が発生しやすい場合があります。例えば、非対称設計やアスペクト比の大きい部品は、通常、トゥームストーン現象が発生しやすい傾向があります。
PCB材料特性
の変動 熱伝導率 基板全体の銅密度が不均一な加熱の主な原因の一つです。特に、内層の銅密度が不均一な多層基板の場合に顕著です。
表面仕上げのバリエーション
PCBの表面処理によっては、はんだの濡れ性に影響が出る場合があります。従来の熱風はんだレベリング（HASL）処理は安価ですが、表面に欠陥が生じ、ツームストーン化が促進されます。
コンポーネント配置の問題
PCB 上の部品の位置ずれははんだ付けプロセスに影響し、PCB トゥームストーンが発生するリスクが高くなります。
PCBトゥームストーンの影響
部品のトゥームストーンは軽微な問題のように思えるかもしれませんが、その影響は深刻で広範囲に及ぶ可能性があります。まず、電子機器全体の機能に影響を及ぼします。トゥームストーンが発生すると、回路が断線し、デバイスの部分的な故障、最悪の場合、完全な故障につながります。次に、トゥームストーンが発生した部品が何らかの接触を維持していたとしても、断続的な接続につながり、時間の経過とともに信頼性の低いパフォーマンスにつながる可能性があります。最後に、PCBトゥームストーンの検出と修正は容易ではなく、製造コストと時間の増大につながります。
PCB トゥームストーンを防ぐには?
幸いなことに、PCB 設計者と製造業者がトゥームストーンのリスクを最小限に抑えるために採用できる戦略がいくつかあります。
- パッドの設計を最適化します。一貫したサイズでパッドを設計し、はんだの濡れが良好になるように適切な間隔を確保します。
- リフロー プロファイルを微調整する: はんだ付けプロセス中は、熱バランスを維持するために加熱速度と冷却速度を制御することが重要です。
- はんだペーストの塗布を改善する: 高品質のステンシルを使用し、均一なペーストの堆積のために印刷プロセスを最適化します。
- コンポーネントの向きを考慮する: 均一な加熱を確保するために、リフロー炉上のコンポーネントをボードの移動方向に沿った位置に配置します。
- 適切な PCB 仕上げを使用する: トゥームストーンが発生しやすい小型 SMT コンポーネントの場合は、より均一な表面を提供できる ENIG、浸漬錫、OSP などの仕上げを選択することをお勧めします。
参考文献： 8 つの一般的な PCB 表面仕上げ: 適切なものを選択するには?
- コンポーネントの配置を改善: 高度なピックアンドプレース マシンを活用して、すべてのコンポーネントが高精度で組み立てられていることを確認します。
- PCBレイアウトの最適化：内層では、銅箔の配置に重点を置き、熱を均一に分散させます。サーマルビアとバランスの取れた銅箔は、基板内の熱分散に役立ちます。
結論
PCBトゥームストーンは、多くの電子機器製造企業が依然として直面している問題です。デバイスの小型化と回路数の増加に伴い、この問題への解決策は重要になっています。PCBトゥームストーンの原因と適切な対策を理解することで、メーカーはトゥームストーンの発生を防止、あるいは少なくとも大幅に削減することができます。
MOKO Technologyは、中国を代表するPCBメーカーの一つであり、PCBアセンブリの開発において約20年の経験を有しています。当社の専門知識は、PCBアセンブリサービスにおける最高品質と信頼性を保証します。墓石のような欠陥が、あなたの創造性と革新の妨げにならないようにしましょう。 Gご連絡ください 私たちがあなたのプロジェクトをどのように支援できるかをご覧ください。
