QFNのボイド現象について初めて知ったとき、それは単純な問題のように思えました。すなわち、フラックスからのアウトガスによって空気が閉じ込められたポケットが形成され、信頼性の問題を引き起こすというものです。しかし、その後、インジウム・コーポレーションが提供する数多くの素晴らしい資料を通じて、ボイド現象についてさらに多くのことを学ぶことができました。ボイドの種類や発生メカニズムを深く掘り下げていくと、材料とプロセスの変数との間に、より複雑な相互作用が存在することが明らかになってきました。
クリス・ナッシュ氏の投稿で紹介されている 「石川図」は、ボイドの根本原因を特定するための優れたツールですが、問題となっているボイドの大きさ、形状、位置からも多くのことを学ぶことができます。
アウトガスによる典型的なボイド（プロセスボイドとも呼ばれる）は、はんだ接合部の内部に見られ、大きな気泡のような外観をしています。これらが、前述したボイドです。これらは、アウトガスの過程でフラックスの揮発成分が閉じ込められることによって形成されます。この種のボイドは、リフロープロファイルを調整することで、多くの場合、低減することができます。
パッドに発生するボイドは、通常、濡れ性に関連しており、はんだ付け性に問題があることを意味します。リフロープロファイルを調整するだけでは、この問題を解決できない場合があります。多くの場合、パッドでのボイドは、はんだ不足、つまりはんだの量が不十分なことが原因です。はんだ不足は、ステンシルの厚さが薄くなったことが原因であることが多いのです。なぜでしょうか？ 簡単に言えば、パッドを完全に濡らすのに十分な量のはんだが存在しないからです。
ステンシルの厚みを増すと、ボイドの発生が少なくなるはずです。はんだの量が増えることに加え、特定の部品のスタンドオフが高くなる（ステンシルの厚みが増すことで、はんだペーストの付着量が増えるため）と、フラックスの揮発成分がガス化して、部品の下から逃げ出す余地がより広くなります。
これらの要因が重要なのは、飢餓による空洞化には以下のような深刻な影響が伴うためです。
- はんだ接合部の強度が弱い
- はんだ接合部の剥離
- 断続的な短絡
- 初回歩留まりの低下
- 検査の強化
- 手直しの増加
- 現場での故障
- 自社のブランドやイメージへのダメージ
- 売上高と利益の減少
ボイドの低減に役立つ要因は数多くあります。その簡単な解決策の一つとして、「Indium8.9HF」はんだペーストの使用が挙げられます。さらに、リフロープロファイルの見直しも必要です。「Indium8.9HF」は、ピーク温度の高いリフロープロファイルと組み合わせることで、濡れ性を劇的に向上させることができます。 これら最初の2つの要因に対処した後は、ボイドを低減するための次のステップとして、適切なサイズのステンシルを使用することが挙げられます。はんだペースト、リフロープロファイル、およびステンシルのサイズが正しく設定されると、フラックス残留物が蓄積しやすいパッド上の未充填領域が最小限に抑えられ、溶融はんだの表面張力が低下します。これにより、揮発性成分がより容易に排出され、結果としてボイドが低減されます。
詳細について、あるいは排尿量の減少に合わせて変数を調整する方法についてご相談の際は、当社のテクニカルサービスチームまでご連絡いただくか、[email protected] まで私までご連絡ください。
