SMT 電解コンデンサはんだ接合基準と完全性調査

Feb 18, 2024

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SMT 電解コンデンサは、IPC クラス 3 のアビオニクス製品設計で広く使用されているコンポーネント技術です。 SMT 電解コンデンサの本体構成により、はんだ接合部が光学検査の目的で部分的にしか見えなくなります。 図 1 は、本体の構造とリードの構成により、コンデンサのリードが見えにくくなった光学図を示しています。 コンデンサのリード線はコンポーネントの底部から出ており、水平面内に「L」字型に曲げて、表面実装のはんだ接合を形成するための表面積を提供します。

図1：代表的なSMT電解コンデンサです。 （写真提供：パナソニック）

図2:はんだ接合の仕上がり基準: IPC-JSTD-001 仕様に準拠したガル ウィング (上)、およびラグ リード (下)。

このリード構成がガルウィングまたはラグリードの光はんだ接合の許容基準 (図 2) に該当するかどうかについて、重要な議論が行われました。 この問題に関する社内での議論中に生じた 2 つの重要な疑問は次のとおりです。

十分な量のはんだペーストを印刷して、許容可能なはんだ接合部のヒールとサイドのフィレットの両方を確実に作成することができれば、はんだ接合部の製造に関する議論全体が議論の余地はなくなるでしょう。 この大量のはんだ量により、はんだ接合部のブリッジングやコンデンサの配置不良が発生する可能性があるため、このアプローチは実行可能な選択肢ではありません。

SMT 電解コンデンサに関する懸念は、Rockwell Collins に限定されませんでした。 IPC-JSTD-001 国家規格委員会は、SMT 電解コンデンサのはんだ接合の許容基準を調査および作成するタスク グループを結成しました。 JSTD-001 タスク グループは、航空電子工学/商業用電子アセンブリの製造業者とコンポーネントのサプライヤーで構成されていました。 タスクグループは、SMT 電解コンデンサ用のはんだ接合の仕上がり基準の提案セットを作成しました (図 3)。 Rockwell Collins は、最小ヒール フィレット高さ (G (コンポーネント リードの下のはんだの厚さ) + T (コンポーネント リードの厚さ)) を除いて、提案された仕上がり基準に概ね同意しました。これは、内部の議論で、はんだ接合の属性として強調されていました。さらなる調査が必要でした。 以下の表の注 3 は、コンポーネントのリード線の下のはんだの厚さです。

SMT 電解コンデンサは、数年前からさまざまなアビオニクス製品で広く使用されている標準コンポーネントです。 したがって、数年間の製造後にコンデンサがロックウェル・コリンズのはんだ接合の仕上がり基準を満たしているかどうかに関する懸念は、はんだリフロー・プロセスの変更というよりも、新製品の監査人が問題を提起したケースでした。 2 年間の SMT 電解コンデンサの欠陥データをプロットして、あらゆるタイプのプロセス/製品/人員変更の影響を特定しました (図 4)。 リフローはんだ付けプロセスやコンポーネント構成の変更は文書化されていないため、図 4 に示されている欠陥のばらつきは、主観的で一貫性のないはんだ接合部の仕上がり基準の目視検査の結果です (つまり、リードの厚さ (T) のパーセンテージとして表されるはんだの高さ) – はんだ側フィレットの高さは 1/4T または 1/2T または 1T?)。 SMT 電解コンデンサの製品現場での故障データをレビューしたところ、8 年間にわたって 10,000 件の機会において欠陥は報告されていませんでした。

図3:IPC JSTD 001 SMT 電解コンデンサの製造基準案の初稿 (クレジット: Jim Dagget、Raytheon および IPC JSTD-001 SMT 電解コンデンサ ワーキング グループ)。

IPC-JSTD-001 ワーキング グループと連携して、SMT 電解コンデンサのはんだ接合の許容基準を作成する取り組みを行っています。 Rockwell Collins は、熱サイクル コンディショニングとせん断試験を使用して、はんだ接合の重要な特性を決定する調査を開始しました。 テスト結果は、Rockwell Collins Workmanship Standards に含めることを提案し、IPC-JSTD-001 ワーキング グループで検討するための、はんだ接合部の推奨合格基準セットを作成するために使用されます。