Q18 クリンチしたはんだ付け部がモールド樹脂の中で導通不良になりました。何が原因となったのでしようか?

ANSWER

1.観察のポイント

①写真aに示したように、クリンチの付け根にはんだ割れが確認できる。

②樹脂がリードの下で確認できる(写真a)。

③フィレットは良好。

④写真bに示したように、リードの表面状態は良好。

⑤フィレットの状態も良好。

⑥樹脂が存在している(基板上の部品は全数全体が樹脂の中に埋まっている)。

⑦不具合品は全ピンで割れが発生(写真以外の情報)。

⑧QFPは割れは発生していない(同上)。

2.原因と発生のメカニズム

当該不具合部品の手はんだ付けは大変良好です。部品リード部に欠陥はありません。スルーホールの状態の代表的な写真を写真cに示します。スルーホール内は外観で予想したとおりはんだ付け時の欠陥はなく良好です。

写真cの特徴はリード近辺に割れが発生していて、スルーホールの内壁の部分と比較すると結晶が大きく成長している点にあります。これは静荷重が作用した時に見られる結晶の粗大化現象です。

シリコン樹脂、エポキシ樹脂などでアッセンブリ全体を埋め込んだ(ポッティング)時に起きやすく、事例も比較的多い方です。ポッティングした樹脂が固まるときに収縮しますが、この時の力が部品を押さえ、その力がフィレット中のリードをずらします。はんだと接触しているリードの表面の摩擦熱が、はんだの組織を大きくします。

例えば、人差し指を反対の手で握ります。次に、強く握ったまま人差し指を抜こうとします。そうすると、人差し指の表面と手のひらの内側は次第に熱くなります。しがし、手の平は熱くなっても手の甲はけっして熱くなりません。フィレットに静荷重が作用した場合は、これと全く同じと考えることができます。

図aはポッティングした時の状態、図bはポッティング後硬化した状態を示します。仮に溶剤が 50%とした場合、斜線の部分の樹脂分が収縮して部品を押さえる力として作用します。

本件の場合、部品の下にも別の樹脂が付けられています。使用環境で温度サイクルがかかると、ここの樹脂により膨張収縮が起こります。さらにポッティング材の収縮の力も作用します。写真cに見られるように、膨張収縮の力で部品のリードが広がり、ポッティング材の収縮する力でリードが押し下げられてはんた割れにつながっています。

3.対策

①ポッティングをコーティングに変更する。

②部品を表面実装用とする。

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