メッキ不良などの原因追求のための再現実験

株式会社 クオルテック  受託試験.com
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 BGA密着性再現実験

無電解Ni-Auメッキ表面におけるBGA密着性異常により、はんだと基板間にて剥離不良が発生し、部品落下不具合(不良)が発生した。表面分析や断面分析において考えられる要因を抽出し不良発生原因として絞り込むために、メッキ加工条件を設定して再現実験を実施した。
このような再現実験を行うことにより、実際に発生したメッキ不良などのトラブルを特定することが可能となり、工程改善を行うことができた。

異常発生状況
剥離部断面観察 BGA強制剥離後の基板表面
剥離部断面観察 BGA強制剥離後の基板表面 BGA強制剥離後の基板表面
EDS線分析による観察(グラフ) EDS線分析による観察(写真)
現状分析
<メッキ断面観察>
現状分析・メッキ断面観察 現状分析・メッキ断面観察 現状分析・メッキ断面観察 現状分析・メッキ断面観察
<表面> <Au剥離後>
現状分析・表面 現状分析・表面 現状分析・Au剥離後 現状分析・Au剥離後
<断面>    
現状分析・断面 現状分析・断面    
不良再現実験
Auメッキ液中のNi濃度1000ppm Auメッキ液中Ni濃度1000ppm(Auメッキ時間5倍)
再現実験・Auメッキ液中のNi濃度1000ppm 再現実験・Auメッキ液中のNi濃度1000ppm 再現実験・Auメッキ液中Ni濃度1000ppm(Auメッキ時間5倍) 再現実験・Auメッキ液中Ni濃度1000ppm(Auメッキ時間5倍)
プリディップから投入(Auメッキ時間5倍) 銅メッキ表面への指紋付着
再現実験・プリディップから投入(Auメッキ時間5倍) 再現実験・プリディップから投入(Auメッキ時間5倍) 再現実験・銅メッキ表面への指紋付着 再現実験・銅メッキ表面への指紋付着
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 平滑剤種による引張物性評価

現行添加剤配合の改善点
 ・メッキ皮膜物性が不十分(引張伸びが不足)
 ・ピットが見られる
 ・平滑剤種の検討
・界面活性剤種の検討
○平滑剤種の検討
ハーリングセル(浴量3L) 含リン銅陽極
電流密度 2A/dm2、90min
室温(約25℃)、Airバブリング

(皮膜物性サンプルでは、JGB 1.5ppm)
JGB 2ppm JGB 2ppm
アミド硫酸 10ppm
JGB 2ppm
アセトアミド 200ppm
KB-12 300ppm
JGB 2ppm JGB 2ppm アミド硫酸 10ppm JGB 2ppm アセトアミド 200ppm KB-12 300ppm
JGB 2ppm JGB 2ppm アミド硫酸 10ppm JGB 2ppm アセトアミド 200ppm KB-12 300ppm
評価サンプル 弾性率
GPa
最大点-応力
MPa
破断点-歪み
%
最大点−応力
kgf/mm2
JGB 19.4 342 16.2 34.9
JGB
-アミド硫酸
20.4 343 16.2 35
JGB
-アセトアミド
20.3 326 13.2 33.3
KB-12 18〜20 327 9.8〜18.5 33.3

平滑剤種とメッキ皮膜伸び物性
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 不具合現象:無電解NiAuランドでのはんだぬれ性不良

予想された不良原因:ランド表面処理の違い
不良再現実験:銅張りガラエポ板に各種表面処理を施しはんだ広がり性調査。
結果:NiAuの処理方法により、はんだ広がり性が異なることを確認。同時にその外処理方法を調査したことでHASL(ホットエアーソルダーレベラ−)でのはんだ広がり性が極端に良いことを見出した。

<はんだぬれ不良>
はんだぬれ不良 OK
OK
はんだぬれ不良 NG
NG
<表面処理とはんだの広がり性>
表面処理とはんだの広がり性(図)
表面処理とはんだの広がり性(写真)
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 不具合現象:はんだ溶融性不良

予想された不良原因:リフロー条件の不適(不良)
不良再現実験:リフロー時のプリヒート時間変更し、はんだ溶融性確認。
結果:プリヒート時間の短縮により溶融性改善できるが、BGAでのボイド増加。
ボイドも割合少なくはんだ溶融性が良好なプリヒート時間3minを提案。

プリヒート5min
プリヒート5min
プリヒート3min
プリヒート3min
プリヒート1min
プリヒート1min
リフロー温度プロファイル
リフロー温度プロファイル
プリヒート時間とBGAでのボイド
プリヒート時間とBGAでのボイド
プリヒート1min
プリヒート1min
プリヒート5min
プリヒート5min

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