ちょっと、そこ！ 12 ゾーン鉛フリー リフロー マシンのサプライヤーとして、私は最近、リフロー プロセスにおけるソーク時間の役割について多くの質問を受けています。そこで、数分かけてこれを詳しく説明し、優れたはんだ接合を実現するためにこれがなぜそれほど重要なのかを説明したいと思いました。
まず、浸漬時間とは実際どのようなものなのかを説明しましょう。 12 ゾーンの鉛フリー リフロー マシンでは、ソーク時間は、PCB (プリント基板) がピーク リフロー温度に達する前に特定の温度範囲に保持される時間です。鉛フリーはんだの場合、この温度範囲は通常 150°C ～ 180°C です。浸漬時間は、はんだペーストの種類、PCB 設計、使用するコンポーネントによって異なりますが、通常は 60 ～ 120 秒かかります。
では、なぜ浸す時間がそれほど重要なのでしょうか?そうですね、主な理由がいくつかあります。
1. フラックスの活性化
ソーク時間の主な機能の 1 つは、はんだペースト内のフラックスを活性化することです。フラックスは、PCB パッドとコンポーネントのリードの表面をきれいにするためにはんだペーストに添加される化合物です。浸漬時間中にフラックスが加熱されると、フラックスが分解し始め、金属表面の酸化物や汚染物質が除去されます。酸化物によってはんだの適切な濡れが妨げられ、はんだ接合不良が発生する可能性があるため、これは非常に重要です。
ペンキを塗る前に汚れた窓を掃除するようなものだと考えてください。最初に窓を掃除しないと、塗料が適切に付着しません。同様に、金属表面を洗浄するためにフラックスが活性化されていない場合、はんだは PCB パッドやコンポーネントのリードにうまく接着しません。
2. 温度均一性
ソーク時間のもう 1 つの重要な役割は、PCB 全体が確実に均一な温度に達するようにすることです。 12 ゾーンの鉛フリー リフロー マシンでは、PCB はコンベアに沿って移動するときにさまざまな温度ゾーンを通過します。ソーク時間により、熱が PCB 全体に均一に広がり、基板の異なる部分間の温度勾配が減少します。
これは、大きなコンポーネントや熱質量が異なる領域を備えた PCB の場合に特に重要です。大きなコンポーネントは、小さなコンポーネントよりも多くの熱を吸収し、加熱が遅くなる傾向があります。ソーク時間を設けることで、大型コンポーネントの温度をボードの他の部分の温度に追いつける機会を与えます。浸漬時間がなかった場合、大型コンポーネントがまだ冷えすぎている間に、小型コンポーネントがリフロー温度に達する可能性があり、その結果、大型コンポーネントのはんだ付けが不完全になる可能性があります。
3. ガスの放出
浸漬時間中に、はんだペーストおよび PCB 材料内の揮発性物質がガスを放出する可能性があります。これらの揮発性物質には、製造プロセスで使用される溶剤やその他の化学物質が含まれます。これらの揮発性物質がはんだの融点に達する前に除去されないと、はんだ接合部に閉じ込められ、ボイドやその他の欠陥が発生する可能性があります。
PCB を適度な温度で浸すことで、これらの揮発性物質が蒸発して PCB から逃げる時間を与えます。これは、はんだ接合部がきれいで欠陥がないことを保証するのに役立ちます。
4. ストレスの軽減
最後に、浸漬時間は、コンポーネントと PCB への熱ストレスを軽減するのに役立ちます。 PCB が室温からリフロー温度まで急速に加熱されると、熱衝撃が発生し、コンポーネントや PCB 自体が損傷する可能性があります。浸漬時間はバッファーとして機能し、PCB の温度を徐々に上昇させ、コンポーネントと基板がゆっくりと均一に膨張することを可能にします。
これは、熱ストレスによる損傷を受けやすいセラミック コンデンサや集積回路などの繊細なコンポーネントにとって特に重要です。熱応力を軽減することで、PCB の信頼性と寿命を向上させることができます。
ソーク時間の重要性について説明したので、次にそれを最適化する方法について説明します。特定の PCB に最適な浸漬時間は、はんだペーストの種類、PCB 設計、使用するコンポーネントなどのいくつかの要因によって異なります。
浸漬時間を最適化する方法
- はんだペーストの特性: はんだペーストが異なれば、フラックスシステムと活性化温度も異なります。一部のはんだペーストはフラックスを完全に活性化するためにより長い浸漬時間を必要としますが、他のはんだペーストはより早く活性化できます。使用する特定のはんだペーストに対するメーカーの推奨事項に従うことが重要です。
- プリント基板設計: PCB のレイアウトと厚さもソーク時間に影響を与える可能性があります。多くの銅または大きなグランドプレーンを備えた PCB は熱をより早く伝導する傾向があるため、より短い浸漬時間が必要になる場合があります。一方、多数のビアや複雑な形状を備えた PCB では、均一な加熱を確保するためにより長い浸漬時間が必要になる場合があります。
- コンポーネントの種類: PCB 上のコンポーネントのサイズと熱質量も影響します。前述したように、大きなコンポーネントは加熱に時間がかかるため、ボード上に大きなコンポーネントが多数ある場合は、ソーク時間を長くする必要がある場合があります。
特定のアプリケーションに最適なソーク時間を決定するには、いくつかのテスト リフローを実行し、次のコマンドを使用することをお勧めします。オフライン自動光学検査AOIまたはオンラインAOIマシンはんだ接合部を検査します。これらの検査ツールは、濡れ不良、ボイド、コンポーネントの位置ずれなど、はんだ接合部の欠陥や問題を特定するのに役立ちます。その後、最良の結果が得られるまで、それに応じてソーク時間やその他のリフロー パラメーターを調整できます。
ソーク時間の最適化に加えて、12 ゾーン鉛フリー リフロー マシンの他のゾーンの温度と時間の設定が適切に校正されていることを確認することも重要です。予熱ゾーン、浸漬ゾーン、リフローゾーン、冷却ゾーンはすべて連携して、完璧なはんだ接合を作成します。これらのゾーンのいずれかが正しく設定されていない場合、はんだ接合の品質に影響を与える可能性があります。
最後に、リフロー プロセスが完了したら、SMT PCB アンローダーリフロー機から PCB を安全に取り外すことができます。これは、アンロードプロセス中の PCB への損傷を防ぐのに役立ちます。
結論として、12 ゾーン鉛フリー リフロー装置での浸漬時間は、はんだ付けプロセスにおいて重要な役割を果たします。フラックスを活性化し、温度の均一性を確保し、揮発性物質を除去し、熱応力を軽減します。浸漬時間の重要性を理解し、特定の用途に合わせて最適化することで、はんだ接合部の品質と信頼性を向上させることができます。
12 ゾーン鉛フリー リフロー マシンをご検討中の場合、またはリフロー プロセスについてご質問がある場合は、ぜひご連絡ください。当社は、お客様の PCB 製造ニーズに最適なソリューションを見つけるお手伝いをいたします。小規模の製造業者であっても、大規模な生産施設であっても、当社はお客様をサポートする専門知識と設備を備えています。したがって、はんだ付けプロセスを改善するためにどのように協力できるかについて、ためらわずに連絡して会話を始めてください。
参考文献
- ハリス、R. (2018)。 『リフローはんだ付けハンドブック』。マグロウヒル教育。
- ラウ、JH (2017)。 「はんだ接合技術: 理論と応用」。スプリンガー。
- ゾロット、MJ (2016)。 「表面実装技術: 原則と実践」。マグロウヒル教育。