Question 1

導電性接着剤のTDKガイド (7): どのような導電性接着剤を使用すればよいですか。

Accepted Answer

A. 導電性接着剤の技術はすでに成熟しており、多くの企業が、より多様な仕様に向けてさまざまな製品を設計、製造しています。導電性接着剤は、結合力、硬度、耐久性、柔軟性、温度耐性、粘性、熱伝導性、電気伝導性、耐湿性、耐薬品性、機械的衝撃や振動への耐性、また超高温あるいは超低温に対する耐性などの多くの異なった性能特性や仕様に応じ、さまざまな配合で製造することが可能です。
いずれのタイプにも一長一短があり、例えば、導電性の高いエポキシ樹脂は、樹脂に対してフィラーの割合が高いため接着強度は弱くなります。
エポキシ樹脂の利点と欠点をタイプごとに調査し、必要な仕様を満たすことを確認した上でご使用されることをお勧めします。

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Question 2

端子電極の接着強度 (1): はんだ付け後にMLCC(積層セラミックチップコンデンサ)が基板（PCB）から剥がれる原因は何ですか。

Accepted Answer

A. 原因はいくつも考えられますが、最も一般的なものははんだ接合の質と乱暴な取り扱いです。ここで言うはんだ接合の質とは、はんだフィレットの量と部品の端子のはんだ被覆率を指します。部品とPCBの接着は、ほとんどの場合、はんだ使用量に正比例します。
通常、部品が小型化するほど、はんだフィレットは小さくなります。また、はんだ量が不足すると接着強度は低下します。

図1: はんだ付けした部品の側面図

図2: はんだ量に比例する端子接着強さ

図3:部品のサイズに比例するはんだ量

乱暴な取り扱いは、はんだ付け後にコンデンサが剥がれる原因となりますが、通常の取り扱いでも部品がPCBから外れる場合があります。装着したPCBを手や器具で触れる場合は、トレーニングを積んだ上で、できるだけ最小限にしてください。また、水洗いをする場合は、基板の溶剤を洗浄するときに必要以上の水圧がかかります。ブラシ、コンベヤ、ロボットを使用する場合は、取り扱い上のリスクが伴います。

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Question 3

端子電極の接着強度 (2): MLCC(積層セラミックチップコンデンサ)の端子電極の接着強度とは何ですか。

Accepted Answer

A. 端子電極の接着強度とは、部品の本体から端子を引き剥がすために必要な力です。最も一般的には、アキシャルリードの引張り試験または側面押し試験で評価します。通常はキログラムで表し、部品のサイズにより変わります。

図1: 従来の端子接着試験

アキシャルリードの引張り力が部品の正確な端子強さを計る最善の尺度ですが、SMTプロセスでは側面押し試験が一般的です。

注: 側面押し試験は、はんだ量と部品の押す箇所によって大きく異なります。

端子電極の接着強度の大きさは、故障モードと合わせて説明します。故障の3つの基本形態を下図で説明します。

図2: 故障モード、リード引張り

図3: 故障モード、側面押し

故障モードははんだフィレットの高さによって異なります。通常、セラミックとセラミック、または金属と金属の故障モードは、接着力が最大になるという理由から一般には望ましいと考えられます。

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Question 4

端子電極の接着強度 (3): MLCC(積層セラミックチップコンデンサ)を使う時のはんだの適量はどれくらいですか。

Accepted Answer

A. はんだフィレットは部品の高さや厚みの被覆率で表されます。
はんだフィレットはMLCCの厚みの50%以上にすることを推奨します。また通常、薄いはんだ層は富士山の裾野のような形状で広がります。これは端子がはんだで適切に“濡れている”からであり、良好なはんだ付け性を示します。EIA*1は部品の厚みの25%以上を推奨しています。

注: 多くの場合、メーカーはコスト管理とチップ立ち防止のため、はんだ使用量を最小限に抑えようとしますが、十分なはんだフィレットと適切な接着強度を損なわないように細心の注意を払う必要があります。

図1: はんだフィレット*2

*1 ANSI/J-STD-001B, Oct 1996
*2 TDK Multilayer Ceramic Chip Capacitors. Application Manual, Sept 1988 (publication BBE-017A).

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Question 5

端子電極の接着強度 (4): MLCC(積層セラミックチップコンデンサ)のどの様な要素が接着強度に影響しますか。

Accepted Answer

A. はんだ付け性とめっき厚*は接着強度に重要な役割を果たしますが、最も重要なのはMLCCの材料系です。

図1: MLCCの内部構造

セラミックコンデンサに使用される材料系、特にセラミック誘電体と金属電極（端子電極）の接着を考える場合は少々複雑になります。端子ペーストやセラミック誘電体の調合に使用されるガラスフリットの種類と量は、端子電極の接着強度の重要な要素です。同時焼成の温度プロファイルと雰囲気は、端子とセラミックが接着するための促進剤となります。

図2: セラミック誘電体に浸透するガラスフリット

* C.F.Smith, Jr.、「積層チップコンデンサの電極材料組成: めっき可能なベースとめっき」、37回電子部品会議、1986年

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Question 6

端子電極の接着強度 (5): 良好な接着強度を確保するために何をすればよいですか。

Accepted Answer

A. 端子接着不良に関する問題でこれまで最も多いのは、はんだフィレットが小さすぎることです。ステンシル開口部の適正サイズと目詰まりのない印刷処理が非常に重要です。速すぎる温度プロファイルを避けることにより、良好なはんだフローを促し、適正なはんだ被覆率が得られます。

汚れたはんだランドは、はんだフィレットとPCBの接着に悪い影響を及ぼす場合があります。良好な接着強度を得るために、汚れていない（油や水分が付着していない）PCBのみを使用してください。

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Question 7

MLCCのリワーク手法 (2): リワーク作業では、スポットヒーターとホットツイザーの他に何が必要になりますか。

Accepted Answer

A.

部品をつかむためには、静電気防止チップピンセットが必要です。汚れ防止としてセラミック製のピンセットがお勧めです。
予熱には、片側基板の場合、サーマルクラックを最小限に抑えるため、PCBプリヒーターまたはホットプレートがお勧めです。
拡大鏡は、反射防止コーティングされた蛍光拡大鏡がお勧めです。
はんだの除去にはいくつかの方法がありますが、はんだ吸い取り線がシンプルで一般的です。はんだ吸い取り器を使う場合もあります。
最適なはんだ濡れや接着強度のために、フラックスの使用を推奨します。
はんだは、一般的には、糸はんだを使います。高密度実装の部分では、はんだペーストまたは成形はんだ（プリフォーム）を使うこともあります。
安全環境や健康のためにヒュームフード（煙排出用のフード）の設置を推奨します。

注）実装基板の作業をするときには、基板たわみによるたわみクラックを防ぐために、基板のサイズや形状に応じて安定した基板の固定を行ってください。修正箇所だけでなく、基板全体の安定した固定が必要です。

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