Application Note AN:009 V·I Chip Soldering Recommendations V·I Chip 半田付け推奨条件 By Paul Yeaman Principal Product Line Engineer V•I Chip Strategic Accounts 目次 Page はじめに V ･ I Chip はリフロー半田による実装を対象としています。ここでは、プリント基板に実装するにあたっ はじめに 1 保管 1 半田ペースト用 メタルマスク 1 自動マウンティング 1 半田リフロー 1 225ºC リフロー方法 1 208ºC リフロー方法 3 検査 4 半田付け後の V ･ I Chip の除去 4 て必要とされる半田付け条件について説明します。これらの推奨事項を順守しない場合、製品の機能的、 もしくは外観上の不具合を引き起こす可能性がありますのでご注意下さい。 保管 V ･ I Chip は、アセンブリ前の保管の間、乾式真空バッグに梱包されています。V ･ I Chip を乾式真空バッ グから取り出し、リフロー工程にて半田付けされるまでの保管湿度条件、及び保管可能時間の規定を 順守願います。規定の時間を超えて雰囲気にさらされた場合はベーキングが必要となります。 半田ペースト用メタルマスク 無洗浄、もしくは水洗浄可能なペースト半田（6/7SnPb）を使用して下さい。実装する製品がその最 大ケース温度を超えずに安全にリフローすることが重要です。鉛フリーの半田付け条件については、 現在評価中です。半田ペーストの最小の厚さは、6mil（＝ 5 μ m）です。ステンシルのアパーチャ（開 口度）は、0.9： です。 自動マウンティング V ･ I Chip は、± 5mil（± 7 μ m）以内に置いて下さい。配置ポジションを維持するために、実装す る製品は、マウンティングとリフローとの間、.7m/sec（≒ .G）を超える加速度が印加しないで 下さい。マウンティングプロセスの間、製品へのダメージを回避するために、実装に関わる全ての作 業員と装置は適切な静電気対策を施して下さい。 半田リフロー 耐湿性レベル（MSL）とリフロー温度は、製品によって変わります。扱う製品の適切な MSL とリフロー の定格について、個々の製品のデータシートをご参照下さい。 225ºC リフロー方法 データシート、及びこのアプリケーションノートで提供された情報は、V ･ I Chip についての評価に基 づいています。ユーザーが半田付け処理を行う際には、実際に温度プロファイルの確認が必要です。 vicorpower.jp アプリケーション・エンジニアリング部 Rev. 1.0 03-5487-5407 AN:009 of 4 Application Note AN:009 リフロー工程には つの重要な温度、すなわち半田接続部温度と V ･ I Chip のケース温度があります。 半田接続部の温度は、最高 0 秒間 5˚C に達することを許容します。V ･ I Chip のケース温度はリフ ローの間 5˚C を超えないようにして下さい。ケースと J リードとの間に必要とされる温度差 Δ T のために、強制換気対流のオーブンがリフロー半田工程に推奨されます。このリフロー方式は、一般 にプリント基板から半田接続部へ熱を伝達します。同じく V ･ I Chip の大きな質量は、その温度上昇を 減少させます。この他のタイプのリフロー方式（Vapor Phase、IR 等）は、V ･ I Chip の使用について は評価されていないため、リフロー工程において V ･ I Chip の最大ケース温度が規定値を超えないこと を調査する必要があります。 リフローのステップにおいて、V ･ I Chip を実装するアセンブリ製品は 00 ∼ 50˚C に予熱され、半 田ペーストの溶媒を蒸発させるために最低 分間保持されます。次のステージは、フラックスの活性 化が発生する浸透ゾーンであり、そしてそのフラックスは表面上の酸化物、及び汚染物質と反応します。 そのアセンブリはその後、液相線温度 8˚C 以上になります。液相線（8˚C）以上の理想的な時間は 60 ∼ 90 秒です。適切な温度プロファイルを達成するために、リフロー炉のピーク温度、及びベルト スピードは、半田付け工程を通過するアッセンブリのトータルの質量に基づいて決定されます。 Figure1 5˚C PbSn V ･ I Chip リフロープロファイル 最終段階は冷却です。ゆっくり温度を下げることは、半田接続部において更に優れた結晶粒組織を生 み出します。Fig. は、SnPb 共晶半田（または、同等の半田）のリフローにおいて使用される典型的な リフロープロファイルを示します。リフローの後で、フラックス残留物は、V ･ I Chip の J リードの間 から除去して下さい。残留物が残った場合、時間の経過とともにこの残留物は電気的に伝導性となり V ･ I Chip 故障の原因となる可能性があります。 V ･ I Chip は、最大ケース温度 5˚C で最高 回さらされる場合があります。繰り返しになりますが、 リフロー工程にて半田付けされるまでの保管湿度条件、及び保管可能時間の規定を順守願います。規 定の時間を超えて雰囲気にさらされた場合はベーキングが必要となります。 vicorpower.jp アプリケーション・エンジニアリング部 Rev. 1.0 03-5487-5407 AN:009 of 4 Application Note AN:009 208ºC リフロー方法 データシート、及びこのアプリケーションノートで提供された情報は、V ･ I Chip についての評価に基 づいています。ユーザーが半田付け処理を行う際には、実際に温度プロファイルの確認が必要です。 リフロー工程には つの重要な温度、すなわち半田接続部温度と V ･ I Chip のケース温度があります。 リフローの間、V ･ I Chip のケース温度は 08˚C を超えないよう注意頂くとともに、半田接続部の温 度は少なくとも 5˚C には達するべきです。ケースと J- リードとの間に必要とされる温度差Δ T のた めに、強制換気対流のオーブンがリフロー半田工程に推奨されます。このリフロー方式は、一般にプ リント基板から半田接続部へ熱を伝達します。同じく V ･ I Chip の大きな質量は、その温度上昇を減少 させます。 Figure2 08˚C PbSn V ･ I Chip リフロープロファイル リフローのステップにおいて、V ･ I Chip を実装するアセンブリ品は 00 ∼ 50˚C に予熱され、半田 ペーストの溶媒を蒸発させるために最低 分間保持されます。次のステージは、フラックスの活性化 が発生する浸透ゾーンであり、そしてそのフラックスは、表面上の酸化物、及び汚染物質と反応します。 そのアセンブリはそれから、液相線温度 8˚C 以上になります。液相線（8˚C）以上の理想的な時間 は 60 ∼ 90 秒です。適切な温度プロファイルを達成するために、リフロー炉のピーク温度、及びベル トスピードは、半田付け工程を通過するアッセンブリのトータルの質量に基づいて決定されます。最 終段階は冷却です。ゆっくり温度を下げることは、半田接続部において更に優れた結晶粒組織を生み 出します。Fig. は、SnPb 共晶半田（または、同等の半田）のリフローにおいて使用される典型的なリ フロー・プロファイルを示します。 リフローの後でフラックス残留物は、V ･ I Chip の J ｰリードの間から除去して下さい。残留物が残っ た場合、時間の経過とともにこの残留物は電気的に伝導性となり V ･ I Chip の故障の原因となる可能性 があります。V ･ I Chip は、最大ケース温度 08˚C で最高 回さらされる場合があります。繰り返しに なりますが、リフロー工程にて半田付けされるまでの保管湿度条件、及び保管可能時間の規定を順守 願います。規定の時間を超えて雰囲気にさらされた場合はベーキングが必要となります。 vicorpower.jp アプリケーション・エンジニアリング部 Rev. 1.0 03-5487-5407 AN:009 of 4 Application Note AN:009 検査 リフロー工程の後でパッケージと半田接続部双方の検査を行って下さい。パッケージの検査では、以 下の症状がないことを確認します： ・V ･ I Chip パッケージからの半田の噴出（突出し） ・V ･ I Chip 本体から J ｰリードの分離 ・J ｰリードのダメージ、もしくは剥離 上記の症状は、リフロー工程において、V ･ I Chip 本体が最大温度規定を超えたことを示しています。 J ｰリードの半田接続部については、半田フィレットの形成具合、半田濡れ性等々について確認を行い ます。 ・Fig. に示されたように、適切に濡れたフィレットがはっきりと確認されること。 ・基底部のフィレットの高さは、リードの厚さと半田の厚さを超えること。 J ｰリードが平らな状態でプリント基板に載らないことに注意して下さい。この理由のために、半田フィ レットはリードの下で形成されるため、フィレット基底部は J ｰリードの側面で上方に伸びない可能性 があります。 半田付け後の V ･ I Chip の除去 V ･ I Chip は、Air-Vac（http://air-vac-eng.com/index.html）によって作られた特別な工具を使用して プリント基板から取り外すことができます。これらの工具は、引っ張り力（真空ポンプを使用）を V ･ I Chip に印加している間に、熱っせられたガスによってプリント基板上の局所的な部分を加熱します。 プリント基板の反りと同様にコンポーネントの加熱時間を減少するために、V ･ I Chip の加熱と除去の 前に、ボード全体を 80 ∼ 00˚C に加熱することが望ましく、付近に湿気に敏感なコンポーネントが ある場合、その部品へのダメージを防ぐために、V ･ I Chip の除去の前に 5˚C のベーキングをるこ とを推奨します。このような加熱による除去プロセスは、V ･ I Chip の内部を損傷しますので、V ･ I Chip は除去プロセスの後で再度使用することはできません。 Air-Vac-type の装置を使用したリフローは、そのモジュールの温度が高くなるため推奨されません。 Figure3 V・I Chip J ｰリードの半田付け状態 vicorpower.jp アプリケーション・エンジニアリング部 Rev. 1.0 03-5487-5407 AN:009 of 4