リフロー後の半田濡れ性について

Question

文面が長くて恐縮です。
FR-4の両面基板にクリーム半田を印刷した後、部品を実装しリフロー炉に通しますが、基板のAuメッキランドの半田が弾かれた状態になります。
場所にもよりますが、ランドの1/3程度にしか半田が濡れて無く、残り2/3は表面にフラックスの膜が乗ったAuメッキ表面が見える状態です。
（1/3の部分に半田が集まった状態）
Auメッキ厚は0.03～0.04μｍ付近（測定値）で、Ni厚は5μｍ程度です。
リフロー炉のゾーンは4つで、半田は鉛フリータイプのクリーム半田を使用しております。

基板は中国から購入している物で、日本購入の物からは上記のような症状の物は発生しておりません。（メッキ厚は同じレベルです。）
メッキの表面をEPMAや赤外分光などを使用して調査してみましたが、何も検出されませんでした。また、クリーム半田についても、数社の物を試してみて
濡れ性が最も良い物を採用しております。
リフロー炉のプロファイルについても、条件を振ってみて最適な条件を出したつもりです。”基板のメッキ厚が薄すぎると半田の濡れ性を阻害する
要因になる”、との日本の基板メーカーからの情報を元に、0.05μｍ程度までAuメッキを厚くしてみましたが、あまり改善したとは思えません。
（基板メーカーでの洗浄工程の水の分析も実施）

ただ、現在解っているのは、基板のロットによるバラツキが多少有る事と、メッキ表面を消しゴムで擦るか、プラズマ洗浄で処理すれば、濡れ性は改善されると言う事だけです。しかしながら、プラズマ洗浄装置は高価な為、直ぐ導入という訳には行きませんし、消しゴムでは工数が非常にかかる状態です。（今は消しゴム方式で凌いでおりますが･･･）

どなたか上記と同じ様な内容で困った経験がある方や、他に半田濡れ性に効果的な方法をご存知な方がおりましたらご指導お願いします。

Accepted Answer

（基板ということは無電解Ni／Auめっきでしょうか？）

まず、Auは半田濡れが良く、Niは半田濡れしないことを頭に置いて下さい。

中国製品のみや、洗浄や研磨により改善していることから、半田濡れが悪い原因として次のことが考えられます。
?Auめっき表面の異物（油脂・ホコリなど）
?Auめっき表面のNi酸化膜（中国からの輸送の際に酸化膜が形成。）
?最終水洗不足による水シミ、または水質が悪い

《解説》
?これが問題なら、スプレー水洗→脱脂→水洗×２→湯洗→乾燥　といった工程があれば解決できると思います。ただし、この工程を入れるのも相当大変かと思います・・・。

?Au自体は酸化しないと思いますが、下地Niは酸化膜を非常に酸化しやすいです。
　Auめっきはフラッシュめっきのようですので、下地Niの状態が良くないと、Niの凹凸や微小ピットの影響でAuめっきがつきにくく、ミクロ的に見て下地のNiが露出している箇所がでてきます。また、長時間放置することで金属同士の拡散が起き、Niが表面に出てくる可能性もあります。
　特に無電解めっきですと、電解めっきほど緻密なめっき皮膜が得られないため、この問題が起きやすいと思います。
　膜厚は、マクロ的に測定するため、この部分は見つけられないと思います。
　Ni酸化膜の除去となると、酸処理（?の工程の脱脂を酸に変える）やプラズマ洗浄が有効だと思いますが、こちらも導入が大変です。

?膜厚だけに気を取られ、水洗がおろそかになっている場合があります。特に水質を考えずに最終水洗をおこなうと、必ず表面に不溶性不純物が残り、それを除去するのは困難です。最終水洗は、純水を用いた湯洗および即座の乾燥が最も良いと考えます。（乾燥温度はできる限り低く設定）

以上、めっき業者からの視点で長々と書きましたが、実装業者で処理を行おうとすると、とてつもない労力と費用が必要になります。できるなら、めっき業者に監査員を送り、悪いところを徹底的に改善してもらうしかないと思います。
　一応、めっきの工程や、めっきが終わってからの日数を調べて見た方が良いと思います。

Answer

ブラックパッドとは様子が異なるようですね。
回答にはなりませんが気になる点があります。
分析しても何も出なかったとありますが、消しゴムで擦ると改善されるという事は
消しゴムで「何か」を除去したから濡れたと考えるべきです。
つまり、分析でこの「何か」を見つける事が出来なかっただけで
何も無かったとう訳ではないはずです。
ちゃんとした分析屋に頼むべきです。

私は東レリサーチをよく使います。

しかし、分析結果を元に不具合とどう因果関係を結びつけるかは
依頼者の力量も必要です。

リフロー後の半田濡れ性について