〔Ⅸ〕 基板実装（アセンブリ：組立）とＰｂフリーはんだ接合
（１８） 高温リフロー及び外観問題とＰｂフリーはんだ接合破壊モード
（１８－１） 高温リフロー問題
共晶Ｓｎ－Ｐｂの融点１８３℃に対しＰｂフリーはんだの主流の共晶近傍ＳｎＡｇＣｕでは融点は２２０℃近辺と４０℃近く高くなっており、
そのためリフロー温度もかなり高くなり、基板や部品に対しての耐熱性の要求も厳しく、一方、部品の耐熱性の限界から、
プロセス・ウィンドウ（リフロー温度範囲）は小さくなり、厳しい温度管理が必要となる。
（１８－１－１） Ｐｂフリーはんだの融点とリフロー
＜各種はんだの融点＞
Freaｒ
＜プロセス・ウィンドウ＞
ＭＡＮＨＡＴＴＡＮ計画 Ｐｈａｓｅ１ ２００９
プロセス・ウィンドウがＰｂフリーでは狭まる。
IBM
KURTZ
＜リフロー・プロファイル＞
ＪＥＩＴＡ
富士通テン
＜フロー（ウェーヴ、噴流式）・プロファイル＞
横河
プリヒートから１次噴流への移行時の温度低下を抑制する。
ウェーヴでのＴＨ部品の基板裏表での温度差
Ｈｅｎｋｅｌ
Ａｌｐｈａ－Ｆｒｙ
ＴＩ
ディップ、ウェーヴ、リフローの温度プロファイル比較
ＭＡＮＨＡＴＴＡＮ計画 Ｐｈａｓｅ１ ２００９
リフロー
気相はんだ付け
レーザーはんだ付け
（１８－１－２） 基板と部品あるいはパッケージ材料の耐熱性
① 回路基板材料
＜ＮＥＭＡ規格＞
回路基板のグレード呼称はＮＥＭＡ（ＡＮＳＩ）規格（積層板の規格）を使用するのが一般的である。
ＪＩＳやＩＰＣ、ＩＥＣ、ＭＩＬ、ＡＳＴＭ、ＡＮＳＩなどもあり、ＡＳＴＭ、ＡＮＳＩはＮＥＭＡと呼称・グレードは類似しているがＪＩＳやＩＰＣ、
ＩＥＣ、ＭＩＬは全く異なる。
ＮＥＭＡ規格にはポリイミドやフッ素樹脂の規格はない。
| ＮＥＭＡ規格 | 基材（強化材） | 樹脂 | 備考 |
| Ｘ、ＸＸ、ＸＸＸ | 紙 | フェノール | ・Ｘが増えるほど（樹脂量多くなり）電気的特性向上、機械的特性低下。 ・後付のＰは熱間打抜加工性、ＰＣは冷間打抜加工性を意味する。 ・安価で加工性がよいが耐燃性、耐湿性に劣る。 ・色は黄褐色から褐色。 |
| ＥＳ－１、２、３ | 紙 | メラミン | ・ＥＳ－１ 表面－黒・灰、芯－白 ・ＥＳ－２ 表面－黒・灰、副芯（メラミン）－白、芯－黒（フェノール） ・ＥＳ－３ 表面－白・灰、芯－黒（フェノール） |
| Ｃ、ＣＥ、ＣＦ | キャンヴァス布 | フェノール | ・ＣＥ、ＬＥは電気的特性でそれぞれＣ、Ｌより優れている。 ・Ｌ、ＬＥは電気的特性、吸湿性でＣ、ＣＥより優れている。 ・ＣＦはＣの難燃性のグレード。 ・色は黒、黄褐色、赤、黄色。 ＊キャンヴァスcanvas（太糸コットン布）、リネンlinen（細糸コットン布） |
| Ｌ、ＬＥ | リネン布 | ||
| Ｇ２、Ｇ３ | ガラス布 | ・同じ樹脂では数字が大きくなるほど特性がよくなる。 ・Ｇ７（シリコン系）はクリーム色か白色。Ｇ５、Ｇ９（メラミン系）は灰色から褐色。 |
|
| Ｇ５、Ｇ９ | メラミン | ||
| Ｇ７ | シリコン | ||
| Ｇ１０、Ｇ１１ | エポキシ | ||
| （ＧＰＹ） | ポリイミド | ・ＡＮＳＩ規格 | |
| N-1 | ナイロン布 | フェノール | |
| ＦＲ－１、２ | 紙 | フェノール | ・ＸＸＸＰＣの難燃性のグレード。 |
| ＦＲ－３ | エポキシ | ||
| ＦＲ－４、５ | ガラス布 | エポキシ | ・Ｇ１０、Ｇ１１の難燃性のグレード。 ・色は黄色から緑色。 |
| ＦＲ－６ | ガラス不織布 | ポリエステル | |
| ＣＥＭ１、２ | 表面－ガラス布 芯－紙 |
エポキシ | ・複合材 ・ＣＥＭ－１、３、ＣＲＭ－５が難燃性のグレード。 |
| ＣＥＭ３、４ | 表面－ガラス布 芯－ガラス不織布 |
||
| ＣＲＭ５、６ | ポリエステル | ||
| ＧＰＯ－１、２，３ | ガラス不織布 | ポリエステル | ・後付のＰは打抜加工性 ・難燃性 ・色は黄褐色から赤色。 |
ＦＲ：flame rsistant
ガラス布：織、クロス、ガラス不織布：マット
＊ＰＴＦＥ樹脂ではガラス布基材でＧＴ、ＧＸ、ＧＹ、ガラス不織布基材でＧＰ、ＧＲがＭＩＬの呼称。
その他アラミド不織布基材でエポキシ樹脂やポリイミド樹脂（IPC-4101/55、IPC-4101/56）
ガラス布基材ではＰＰＥ樹脂（IPC-4101/90:難燃性、IPC-4101/91）、シアネートエステル樹脂（IPC-4101/70:難燃性、
IPC-4101/71）などがある。
＊プリプレグprepreg：ガラス織や紙などの基材に樹脂を含浸させたもので、樹脂はＢステージという半硬化状態。
通常プリプレグをコア材（両面銅箔の基礎材）、銅箔と積層し加熱・加圧成形することで積層板laminate（多層基板）が作成される。
積層板laminateの区別・分類として基材（紙、不織ガラス繊維、織ガラス繊維など）と樹脂（フェノール樹脂、
エポキシ樹脂など）が使用されるためプリプレグと積層板の区別があいまいとなっている。
＊ＰＣＢ、ＰＷＢ、ＰＣＡ、ＣＣＡ
プリント配線板ＰＷＢ（printed wiring board）：部品搭載（実装、アセンブリ）前の生の基板
プリント回路基板ＰＣＢ（printed circuit board）：部品搭載後の基板、ＰＣＡ、ＣＣＡも同様。
ＰＣＡ（printed circuit assembly）
ＣＣＡ（circuit card assembly）：非公式ではＰＣＢは生、アセンブリ両方の基板に使用されるのでＩＰＣはＣＣＡを好む。
＜代表的グレードの規格対照＞
Ｐａｎａｓｏｎｉｃ
電子情報通信学会知識ベース
＜主な樹脂の特性＞
ＡＭＩ．ＡＣ
＜ＢＴレジン＞
綾野
ＢＴレジン：トリアジンモノマーとビスマレイミドから合成されるトリアジン環とイミド環構造をもつポリイミド樹脂。
金原
エポキシ変性ＢＴレジン
ＢＴレジン（ＣＣＬ－ＨＬｘｘｘ））の特性
＜積層材の構造＞
本州製紙
ガラス不織布とガラス布
ガラス・マット（不織布）：外観 ガラス布（Ｎｏ）
ＵＮＩ－ＯＢＵＤＡ
上からレジスト、配線、積層板（ガラス布強化）
NITE
Ｐａｎａｓｏｎｉｃ
Ｏｓｌｏ大
＜ソルダレジスト（ソルダマスク）＞
稲垣
ソルダレジストの着色
緑色：フタロシニアン
ハロゲンフリー化で青色→２色の顔料で緑色化
＜Ｐｂフリーと基板の不良＞
ＤｆＲ ２００５
② 部品あるいはパッケージ材料
IBM
・耐熱性が問題となりやすい部品 ・・・表面実装部品ＳＭＤ
アルミニウム電解キャパシタ、タンタル電解キャパシタ・・・電解液とその封止、モールド樹脂など
フィルムキャパシタ
フーズ
インダクタ、ワイヤ・コイル
非固体リレー
ＬＥＤ
ＳＭＴコネクタ
電気２重層キャパシタ
Ｖｉｓｔｅｏｎ
耐熱性に注意が必要な部品（ＳＭＤ）
電解キャパシタ
インダクタ
レゾネーター
水晶振動子
TYCO
高分子の熱性能
典型的エンジニアリング
熱可塑性プラスチックの熱変形温度ＨＤＴ
ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート
ＰＰＥ：ポリフェニレンエーテル
ＰＡ：ポリアミド
ＳＰＳ：シンジオタクチックポリスチレン
ＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド
ＰＰＡ：ポリフタルアミド
ＰＣＴ：ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート
ＬＣＰ：液晶ポリエステル
エンプラ技術連合会
熱可塑性樹脂
スーパーエンプラ
・ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）
・ポリアリレート（ＰＡＲ）
・ポリスルホン（ＰＳＵ、ＰＳＦ）
・ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）
・ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）→熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）
・ポリアミドイミド（ＰＡＩ）
・ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）
・液晶ポリマー（ＬＣＰ） →全芳香族ポリエステル
（ポリオキシベンゾイルＰＯＢ）
汎用エンプラ
・ポリアミド（ＰＡ）
・ポリカーボネート（ＰＣ）
・ポリアセタール（ＰＯＭ）
・変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）
・ガラス繊維強化ＰＥＴ
・フッ素樹脂
熱硬化樹脂
・フェノール樹脂
・尿素樹脂
・メラミン樹脂
・アルキド樹脂
・不飽和ポリエステル
・ポリウレタン
・シアネート樹脂
・エポキシ樹脂
・ジアリルフタレートＤＡＰ
・シリコーン樹脂
・熱硬化性ポリイミド→ビスマレイミド、ＢＴレジン
電子部品パッケージの成形方法
・トランスファー（移送）法：主にＢステージ状態の熱硬化性樹脂、ポット部で樹脂タブレットを溶融させランナー・ゲート
と称する通路を通してプランジャで金型のキャビティ（空間）に押し込む。ＩＣの代表的成形法。
東芝
・コンプレッション（圧縮）法：溶融した樹脂に浸漬し加圧。
ＴＯＷＡ
・インジェクション（射出）法：主に熱可塑性樹脂のホットメルト法、溶融した樹脂をスクリューで型に押し込む。
ＫＤＡ
・ポッティング（（注入）：ケース（容器）に液状の樹脂を注入し硬化させる。２液性樹脂など。ＩＣでは利用されない。
松栄電工
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