はんだ付用フラックス試験
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はんだ付作業ではいくつか部品の品質を左右する要素があり、性能を確かめる際には、さまざまな試験を行います。はんだ付後の状態を確認する方法の一つが、フラックスに関する評価試験です。ここでは、試験の概要や方法について解説します。
はんだ付用フラックス試験とは？
はんだ付用フラックス試験とは、はんだが適切に接合できるかどうかや製造工程での不具合発生を防ぐために、フラックスの性能を確認する目的で行われます。
また、フラックス残渣（残留物）が適切に洗浄されているかどうかを調べるためにも行われます。
フラックスは金属表面の酸化膜などを除去し、はんだが接合しやすい状態に整えるためのものです。フラックス試験の主な目的は、はんだ付部分の問題の有無を確認し、工程上のリスクを把握することにあります。
フラックスにはさまざまな評価方法がありますが、この記事では、特にフラックス残渣によって起こるマイグレーションが発生するかどうかを確認する試験について解説します。
はんだ付用フラックス試験の方法
必要な装置と準備
はんだ付後に残ったフラックス成分が湿度の影響でイオン化し、そのイオンが電極間を移動することで、マイグレーションが発生する場合があります。
外観では異常が確認できない場合でも、高温多湿の環境で電圧を印加すると金属の突起が成長し、ショートにつながるリスクもゼロではありません。このようなマイグレーションの発生状況を確認するために、はんだ付用フラックス試験が用いられることがあります。
試験に用いる装置としては、次のものが挙げられます。
【装置の種類】
- 乾燥器：温度60±3℃、100±3℃および50±3℃に設定・保持できるもの
- はんだ槽：試験温度±5℃に設定および保持できる噴流式または静止式のもの
- ホットプレート：温度260±3℃に設定および保持できるもの
- 恒温恒湿槽：温度40±2℃、相対湿度90～95%および温度85±2℃、相対湿度85～90%を設定および保持できるもの
- 絶縁抵抗計：試験電圧直流100Vで10^14Ω までの高抵抗が読み取れるもの
- 電源：直流45～50Vの電圧を安定して供給できるもの
- その他：スパチュラ・スキージ・トング・メタルマスク・軟毛ブラシ
一般的に以下の手順で進めます。
- 基板4枚を精製水でブラシ洗浄し、続けて2-プロパノールで同様に洗浄します。
- 洗浄後、60℃の乾燥器で約3時間乾燥します。（前処理）
- 前処理後、基板の絶縁抵抗を測定し、10^13Ω以上あることを確認します。
続いて、試験片を作成します。
- フラックス（またはソルダペースト）を塗布します。
- フラックスの種類に応じた温度で短時間乾燥します。
- はんだ槽（またはホットプレート）に基板を載せ、規定時間加熱し、はんだ付します。
- 仕上がった基板にショートがないか確かめ、問題があれば作り直します。
- 電極に絶縁被覆銅線をはんだ付して試験に備えます。
試験と評価
作成した試験片を恒温恒湿槽に入れ、基板が試験温度に達するまで待ちます。
その後、電極間に直流45～50Vをかけ、1000時間経過したら試験片を恒温恒湿槽から取り出します。試験中は、水滴が直接パターン面に落ちないように基板の配置にも注意しましょう。
10倍以上の拡大鏡で電極間を観察し、樹枝状の金属が一方の電極から伸びているように見える場合、マイグレーションが起きたことになります。
はんだ付用フラックス試験以外の方法も確認しよう
マイグレーションが起こりやすいかどうかを調べるのに、はんだ付用フラックス試験が参考として用いられることがあります。また、他の評価試験と組み合わせることで、さらに詳しく製品の品質を評価できます。
