リフロー炉に関する知識
SMT プロセスの重要な部分である SMT アセンブリにはリフローはんだ付けが使用されます。その機能は、はんだペーストを溶かし、表面アセンブリのコンポーネントと PCB をしっかりと接着させることです。適切に制御できない場合、製品の信頼性と耐用年数に悲惨な影響を及ぼします。リフロー溶接にはさまざまな方法があります。初期の一般的な方法は、赤外線と気相です。現在、多くのメーカーが熱風リフロー溶接を使用しており、一部の先進的または特殊な場合には、ホットコアプレート、白色光集光、縦型オーブンなどのリフロー方法が使用されています。以下では、一般的な熱風リフロー溶接について簡単に紹介します。
1. 熱風リフロー溶接
現在、新型リフローはんだ付け炉の多くは強制対流式熱風リフローはんだ付け炉と呼ばれています。内部ファンを使用して、アセンブリ プレートまたはその周囲に熱風を吹き付けます。この炉の利点の 1 つは、部品の色や質感に関係なく、徐々に一貫してアセンブリ プレートに熱を供給できることです。厚さや部品密度が異なるため、熱吸収は異なる場合がありますが、強制対流炉は徐々に加熱され、同じ PCB 上の温度差はそれほど変わりません。さらに、炉は最高温度と特定の温度曲線の温度速度を厳密に制御できるため、ゾーン間の安定性が向上し、還流プロセスがより制御されます。
2. 温度分布と機能
熱風リフロー溶接のプロセスでは、はんだペーストは次の段階を経る必要があります。溶剤の揮発。溶接部表面の酸化物のフラックス除去。はんだペーストの溶融、リフローおよびはんだペーストの冷却、固化。代表的な温度曲線（プロファイル：リフロー炉を通過する際の基板上のはんだ接合部の温度が時間とともに変化する曲線を指します）は、予熱領域、保温領域、リフロー領域、冷却領域に分けられます。（上記を参照）
① 予熱エリア: 予熱エリアの目的は、PCB と部品を予熱し、バランスを取り、はんだペースト内の水分と溶剤を除去し、はんだペーストの崩壊やはんだの飛散を防ぐことです。温度上昇速度は適正範囲内に管理してください（速すぎると積層セラミックコンデンサのクラック、はんだ飛散、はんだボールの形成、基板全体の非溶接部のはんだ不足などの熱衝撃が発生します） ; 遅すぎるとフラックスの活性が弱まります）。一般に最大昇温速度は4℃/秒、ECの規格である1～3℃/秒に設定されている昇温速度は3℃/秒未満となります。
②保温（活性）ゾーン：120℃～160℃のゾーンを指します。主な目的は、PCB 上の各コンポーネントの温度を均一にし、温度差をできる限り減らし、リフロー温度に達する前にはんだを完全に乾燥させることです。絶縁領域の終わりまでに、はんだパッド、はんだペーストボール、およびコンポーネントピン上の酸化物が除去され、回路基板全体の温度のバランスがとれなければなりません。はんだの性質にもよりますが、処理時間は約 60 ～ 120 秒です。ECS標準:140-170℃、max120秒;
③リフローゾーン：このゾーンのヒーター温度は最高温度に設定されています。溶接のピーク温度は使用するはんだペーストによって異なります。一般的にはソルダペーストの融点温度に20～40℃を加えることが推奨されます。このとき、はんだペースト内のはんだが溶けて再び流れ始め、液体フラックスと入れ替わり、パッドやコンポーネントを濡らします。場合によっては、領域が溶融領域とリフロー領域の 2 つの領域に分割されることもあります。理想的な温度曲線は、はんだの融点を超えた「先端領域」が覆う面積が最小かつ対称であることです。一般に、200 ℃を超える時間範囲は 30 ～ 40 秒です。ECSの標準は、ピーク温度：210～220℃、200℃を超える時間範囲：40±3秒です。
④ 冷却ゾーン: できるだけ早く冷却すると、完全な形状と低い接触角を備えた明るいはんだ接合が得られます。冷却が遅いと、パッドの錫への分解がさらに進み、その結果、はんだ接合部が灰色になり、はんだ接合部が粗くなり、さらには、錫の汚れが悪くなってはんだ接合部の接着力が弱くなることがあります。冷却速度は一般に－4℃/秒以内で、約75℃まで冷却可能です。通常は冷却ファンによる強制冷却が必要です。
3. 溶接性能に影響を与えるさまざまな要因
技術的要因
溶接前処理方法、処理種類、方法、厚さ、層数。処理から溶接までの間に加熱、切断、その他の加工が行われたかどうか。
溶接工程の設計
溶接面積：大きさ、ギャップ、ギャップを指します ガイドベルト（配線）：溶接対象物の形状、熱伝導率、熱容量を指します：溶接方向、位置、圧力、接合状態などを指します
溶接条件
溶接温度と時間、予熱条件、加熱、冷却速度、溶接加熱モード、熱源のキャリア形態（波長、熱伝導速度など）を指します。
溶接材料
フラックス: 組成、濃度、活性、融点、沸点など
はんだ：組成、構造、不純物含有量、融点など
母材：母材の組成、構造、熱伝導率
ソルダーペーストの粘度、比重、チキソ性
基板材質、種類、クラッド金属など
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投稿日時: 2020 年 5 月 28 日