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はんだペースト検査 (SPI) は、 最新の表面実装技術 (SMT) アセンブリの重要な部分です。ただし、SPI が必要ない場合もあります。生産量が少ない、単純な設計、または特定の製造プロセスが原因であるかどうかにかかわらず、一部のシナリオではこの自動検査ステップがバイパスされる可能性があります。この記事では、SPI が必要ではない状況と、それをスキップした場合のトレードオフについて説明します。
少量のプロトタイピングでは、1 回限りの生産や少量のバッチ生産でよく使用され、はんだペーストは注射器または小さなステンシルを使用して手動で塗布されます。ペーストを塗布した後、手はんだ付けまたは気相リフローを使用して最終製品を作成します。オペレーターは貼り付けアプリケーションをリアルタイムで監視および調整し、不一致があればすぐに修正できます。この直接監視により、高速大量印刷のばらつきを管理するために通常使用される自動化された SPI が不要になります。プロトタイピングの場合、ペースト量が少なく、ばらつきがそれほど重要ではないため、通常は手動介入で十分です。
愛好家、メーカー、または 10 枚未満のボードを生産する小規模なエンジニアリング チームの場合、自動化された SPI は費用対効果が高くないか、必要ではないことがよくあります。これらの実行には通常、手動で印刷または塗布されたペーストを使用して、基板上にコンポーネントを手動で配置することが含まれます。通常、拡大して目視チェックを行い、機能テストを組み合わせるだけで、組み立てが正しいことを確認できます。このような場合、特に単純な設計で作業する場合、SPI システムのセットアップと保守に必要な時間とコストがメリットをはるかに上回る可能性があります。
SPI システムのセットアップとプログラミングには、多大な時間と投資が必要です。これは、自動検査の利点が時間の経過とともに報われる大量の実行では正当化されることがよくあります。ただし、50 枚未満のボードの実行では、SPI システムの固定コストが、欠陥の減少による潜在的な節約を上回ります。 SPI を使用しない場合、オペレータはプロトタイピング サイクルを加速し、コストを削減できます。これは、研究開発段階で設計を迅速に繰り返す場合に特に重要です。
スルーホールコンポーネントのみに依存する基板には、はんだペーストはまったく必要ありません。代わりに、コンポーネントはメッキされた穴に挿入され、ウェーブはんだ付けまたは手はんだ付けによってはんだが適用されます。ペーストの印刷プロセスがないため、SPI がペーストの量や位置を検査する必要がありません。これらのタイプの基板は、はんだ接合の信頼性がペーストの精度にあまり依存しない従来の設計や高出力アプリケーションでよく見られます。
スルーホール技術と表面実装技術を組み合わせたハイブリッド基板 (SMT) では、少数の SMT コンポーネントのみが使用されるため、手動ペースト塗布またはピンインペースト方法で十分な場合があります。これらの設計はコンポーネント密度が低いため、ブリッジングやペースト不足のリスクが最小限に抑えられます。オペレータはコンポーネントを配置する前に、いくつかの SMT パッド上のペーストを視覚的に検査できるため、SPI が不要になります。
パッド間隔が広く、より大きなパッケージ (SOIC、1206、およびより大きなコンポーネントなど) を使用する古い設計は、ペーストの量と位置合わせに関しては、より寛容であることがよくあります。これらの堅牢なレイアウトでは、手動で組み立てた場合でも、印刷関連の欠陥がほとんど発生しません。このような場合、ペースト印刷によるエラーのリスクは最小限であるため、少量生産であっても SPI は必須ではありません。
ウェーブはんだ付けは、 上面のコンポーネントが配置された後に下面の SMT コンポーネントがはんだ付けされる両面基板で一般的に使用されます。このプロセスでは、接着剤のドットがコンポーネントを所定の位置に保持し、ウェーブによって溶融したはんだが接合部に塗布されます。底面にはんだペーストが使用されていないため、ペーストの印刷が発生しないため、SPI がペーストを検査する必要はありません。
選択的はんだ付けは、 スルーホール コンポーネントと SMT コンポーネントの両方を備えた混合技術基板など、正確なはんだ付けが必要なコンポーネントに使用されます。これらの用途では、ミニウェーブまたはファウンテンを使用して特定の接合部にのみはんだが塗布され、ペースト印刷の必要性が完全に回避されます。結果として、これらのアプリケーションには SPI は必要ありません。
自動車産業や航空宇宙産業など、高い機械的強度と信頼性が必要な用途では、導電性接着剤またはプレスフィット接続が一般的に使用されます。これらの方法でははんだペーストが必要ないため、SPI が不要になります。このような場合、接合の信頼性は他の手段によって確保されており、ペーストのばらつきによる欠陥のリスクは無視できます。
広いパッド上に配置された大型の受動部品 (1206 以上) で主に構成される設計は、ペーストの変動に関しては本質的に寛容です。通常、手動または半自動の印刷では重大な欠陥は発生せず、ペースト量や位置合わせのエラーが機能上の問題を引き起こす可能性は低くなります。これにより、たとえ少量の実行であっても、これらのデザインでは SPI が不要になります。
部品密度が低くパッドが大きい基板は、ペーストを印刷するための広いプロセスウィンドウを提供します。通常、ペースト量や配置に多少の変化があったとしても、オープンやショートが発生することはありません。これらのレイアウトは寛容で、SPI を必要とせずに信頼性の高い組み立てが可能です。
低密度コンポーネントと幅広のパッドを備えた単純な基板では、オペレータは塗布後のはんだペーストを目視検査できます。拡大した目視チェックにより、ペーストの欠落や重大なブリッジなどの重大な欠陥を簡単に見つけることができます。リフロー後の視覚テストまたは機能テストにより、ボードが正しく機能していることを最終的に保証できるため、SPI は不要になります。
SPI のスキップは特定の設計やボリュームでは許容される場合がありますが、検出されない欠陥が発生するリスクが伴います。たとえば、ペースト量が不十分な場合、はんだ接合が弱く、最初の機能テストには合格しても、後でストレスがかかると失敗する可能性があります。枕の中の頭や空隙などの隠れた欠陥は、肉眼では見えない場合があり、SPI が提供する 3D 測定でのみ検出できます。
SPI をスキップすると、特に医療機器、航空宇宙、自動車製品などの信頼性の高いアプリケーションにおいて、潜在的なはんだ接合部の故障のリスクが高まる可能性があります。たとえ小さなリスクであっても、重要な製品の長期的なパフォーマンスが損なわれる可能性があります。これらの分野では、はんだ接合が必要な品質基準を満たしていることを確認するために、SPI が推奨されます。
設計にコンポーネントのピッチが細かくなり、密度が高くなると、ペースト関連の欠陥が発生するリスクが大幅に増加します。業界データによると、SMT の欠陥の 60 ～ 80% はペースト印刷の問題に関連しています。複雑な設計では、SPI をスキップすると、多くの場合、欠陥率が高くなり、手戻りが増加します。その結果、SPI は、たとえ少量の実行であっても、品質を確保し、コストのかかるミスを最小限に抑えるために不可欠です。 に関する包括的なガイドについては、 SPI マシンと SMT ラインでのその役割 SMT ラインの SPI マシンの完全ガイド を参照してください.
一般に、 SPI は、 最新の SMT 生産において高品質のはんだ接合を確保するために不可欠です。ただし、超少量プロトタイピング、スルーホールが主流の基板、非リフロー プロセス、または非常に単純な大ピッチ設計など、安全にスキップできるシナリオがいくつかあります。このような場合、SPI をスキップするとコストが削減され、生産速度が向上しますが、隠れた欠陥の可能性や長期的な信頼性の懸念などのリスクも伴います。最新の SMT 実稼働環境、特に複雑な設計を伴う環境では、SPI は歩留まりを向上させ、手戻りを減らすのに役立つ貴重なツールです。
はい、しかしめったにありません。 SPI は、SMT の欠陥の 60 ～ 80% を占めるペーストの体積、高さ、位置合わせの問題を検出するために不可欠です。ただし、純粋なスルーホール ボード、手はんだ付けのプロトタイプ、および単純な大ピッチ設計は、多くの場合、SPI なしで製造できます。
生産量も重要ですが、基板の複雑さの方が重要です。少量のプロトタイピングでは SPI がスキップされることがよくありますが、中量産 (50 ～ 500 ボード) および大量生産 (>500 ボード) の生産では、特にファインピッチ コンポーネントの場合、一般に SPI の恩恵を受けます。
複雑さが増すと、ペーストの量と位置合わせに関連した欠陥が発生する可能性が高くなります。ファインピッチで高密度の基板には正確なペースト塗布が必要であり、SPI が不可欠です。シンプルでピッチの大きい設計は許容範囲が広く、多くの場合、SPI がなくても成功します。
手動検査では、ペーストの欠落や重大なブリッジなどの重大な欠陥を発見できますが、潜在的な故障につながる可能性のあるペースト量の小さな変動を正確に測定することはできません。少量の実行では、重要ではないアプリケーションについては、機能テストと組み合わせた手動検査で十分であることがよくあります。
はい、代替手段には、視覚チェック付きのシリンジ塗布、ピンインペーストのリフロー、導電性接着剤、および最初のピースの高さが含まれます。
お客様のニーズに合わせてカスタマイズされた最適な検査戦略を見つけるには、SMT の専門家にお問い合わせください。
