セラミック部品とクラック問題

セラミックという素材はコンデンサ、高周波基板、RFデバイスのパッケージなどの電子部品によく使用されている。

それらセラミック部品の不具合で多いのはクラック問題ではないだろうか。

例えば、ハンダ実装用のチップ積層セラミックコンデンサ(MLCC)などは鉛フリーハンダに置き換わってからというもの、何の対策もせずに、ただハンダゴテで実装するとクラックでNGとなってしまう可能性が高い。これは鉛フリーハンダの液相温度が高い事による熱ストレスに加え、ハンダ自体が固く伸びにくい性質のため、接合部に応力が集中してしまう事が大きな要因であり、部品メーカも手ハンダ付けは推奨していなかったと思う。この対策としては、ホットプレートなどで基板を予備加熱する方法がよく行われている。

 

話は変わって、以前にQFN (Quad Flat Non Lead Package) のセラミックパッケージのRFデバイスを量産に適用し、ラインを立ち上げた頃の話。

出荷前の外観検査で、そのRFデバイスのキャップ部分にクラックが入っている事に気が付きメーカに問い合わせた事があった。メーカからは、外観検査はOKだったので実装時に発生したのではないか、との回答があった。

クラック

その後、そのRFデバイスの受け入れ検査時にクラックのチェックを強化したところ、パラパラと同様のクラックNG品が混ざっている事がわかった。再度メーカに調査してもらうと、どうやら自動外観検査装置では認識できないクラックがすり抜けていたらしい。

セラミックのクラックは真上から光を当てて見たのでは認識できない事が多く、斜めから光を当てるか物を斜めにして見る必要がある。最近は画像認識の精度が上がってきているので、外観検査装置のクラック検出率も改善されているのかもしれないが、まだしばらくは目視検査との併用が必要かもしれない。

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