材料 科学 財団: 溶接 ペスト,粘着剤,PCB 組み立てにおける基板

PCBアセンブリの信頼性と性能は、コンポーネントの選択と配置精度だけで決まるものではありません。それらは、相互接続と基板の材料科学に基づいて根本的に構築されています。はんだペーストは、本質的な材料であり、その挙動が接合部の完全性を決定する複雑な混合物です。その組成—通常は鉛フリー用途向けのSAC305（Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5）合金—は、融点、機械的強度、および疲労抵抗を定義します。ペースト内のフラックス化学も同様に重要です。無洗浄フラックスは良性の残留物を残し、水溶性または樹脂ベースのフラックスはアセンブリ後の洗浄が必要になる場合があります。ペーストのレオロジー（流動挙動）は、一貫した印刷を確実にするために安定している必要があり、垂れ下がりを抑制しながら、ステンシル開口部からきれいに放出される必要があります。粒子サイズ分布（タイプ3、4、または5）は、目詰まりを防ぎ、ファインピッチコンポーネントに十分なはんだ量を確保するために、ステンシル開口部のサイズに合わせられます。

はんだを超えて、接着剤と封止材は、重要な専門的な役割を果たします。表面実装接着剤（SMA）は、ウェーブはんだ付けの前に、混合技術アセンブリでSMDを底面に一時的に固定するために使用されます。これらのアクリルまたはエポキシベースの接着剤は、急速に硬化し、コンポーネントを保持するのに十分なグリーン強度を持ち、ウェーブはんだ付けプロセスの熱的および化学的攻撃に耐える必要があります。アンダーフィル材は、リフロー後にBGAまたはCSPパッケージの下に細心の注意を払って塗布されるエポキシ樹脂です。これらは、熱膨張係数（CTE）のミスマッチによって引き起こされる応力を分散させることにより、コンポーネントを基板に機械的に結合し、疲労寿命を劇的に改善します。これは、熱サイクルを受ける自動車またはモバイルアプリケーションのデバイスには不可欠です。

PCB基板自体がアセンブリが発生するステージです。標準のFR-4から高周波Rogers、フレキシブル回路用のポリイミド、または熱管理用の金属コアまでの材料の選択は、アセンブリパラメータに大きな影響を与えます。ガラス転移温度（Tg）は重要な特性です。高Tg FR-4（例：Tg> 170°C）は、剥離またはz軸膨張を防ぐために鉛フリーリフローに不可欠です。分解温度（Td）は、ピークリフロー温度を安全に超える必要があります。CTEは、めっきスルーホールとコンポーネント接合部への応力を最小限に抑えるために考慮する必要があります。高密度相互接続（HDI）基板の場合、逐次ラミネーション、マイクロビア形成、および表面仕上げ（例：無電解ニッケル浸漬金-ENIG、浸漬銀）の品質は、はんだ付け性、ワイヤボンディング能力、および保存寿命に直接影響します。これらの材料の相互作用を理解することは、補助的なものではなく、製造可能で信頼性の高いアセンブリプロセスを設計するための基盤です。