風速と風量の制御を実現するには、次の 2 つの点に注意する必要があります。
- ファンの速度は、電圧変動の影響を軽減するために周波数変換によって制御する必要があります。
- 排気の中心荷重が不安定な場合が多く、炉内の熱風の流れに影響を与えやすいため、装置の排気風量は最小限にしてください。
- 装置の安定性
すぐに最適な炉温度曲線の設定が得られましたが、それを達成するには、それを保証するための装置の安定性、再現性、一貫性が必要です。特に鉛フリー生産の場合、設備上の理由により炉の温度曲線がわずかに変動すると、簡単にプロセスウィンドウから飛び出て、低温はんだ付けや元のデバイスの損傷を引き起こす可能性があります。したがって、ますます多くのメーカーが機器の安定性テスト要件を提示し始めています。
l 窒素の使用
鉛フリー時代の到来により、リフローはんだ付けに窒素を封入するかどうかが話題になっています。鉛フリーはんだは、流動性、はんだ付け性、濡れ性が鉛はんだほど優れていないため、特に回路基板のパッドがOSPプロセス（有機保護膜裸銅基板）を採用している場合、パッドが酸化しやすく、多くの場合、はんだ接合が発生します。 濡れ角が大きすぎて、パッドが銅に露出します。はんだ接合の品質を向上させるために、リフローはんだ付け中に窒素を使用する必要がある場合があります。窒素は不活性シールドガスであり、はんだ付け中の回路基板のパッドを酸化から保護し、鉛フリーはんだのはんだ付け性を大幅に向上させることができます (図 5)。
図5 窒素充填環境下での金属シールドの溶接
多くの電子製品メーカーは運営コストを考慮して一時的に窒素を使用しませんが、鉛フリーはんだの品質要件が継続的に改善されるにつれて、窒素の使用はますます一般的になるでしょう。したがって、現在実際の生産では必ずしも窒素が使用されているわけではありませんが、将来の窒素充填生産の要件を満たす柔軟性を備えた設備を確保するために、設備に窒素充填インターフェースを備えたままにしておくことがより良い選択となります。
l 効果的な冷却装置とフラックス管理システム
鉛フリー製品のはんだ付け温度は鉛のはんだ付け温度よりも大幅に高いため、機器の冷却機能に対してより高い要件が求められます。さらに、制御可能なより速い冷却速度により、鉛フリーはんだ接合構造をよりコンパクトにすることができ、はんだ接合の機械的強度の向上に役立ちます。特に通信バックプレーンなどの熱容量の大きい回路基板を製造する場合、空冷だけでは回路基板の冷却要件である毎秒3～5度の冷却要件を満たすことが難しく、冷却勾配が大きくなりません。この要件は、はんだ接合構造を緩め、はんだ接合の信頼性に直接影響します。したがって、鉛フリー生産では二重循環水冷装置の使用を検討することがより推奨され、装置の冷却勾配は必要に応じて設定され、完全に制御可能である必要があります。
鉛フリーはんだペーストにはフラックスが多く含まれていることが多く、フラックス残渣が炉内に蓄積しやすく、機器の伝熱性能に影響を与えたり、場合によっては炉内の基板に落下して汚染を引き起こすこともあります。製造工程中にフラックス残渣を排出するには2つの方法があります。
(1) 排気
フラックス残渣を排出するにはエアを排気するのが最も簡単です。しかし、過剰な排気は炉内キャビティ内の熱風の流れの安定性に影響を与えることを前回の記事で述べました。また、排気量の増加はエネルギー消費量（電力、窒素を含む）の増加に直結します。
(2) 多段階フラックス管理システム
フラックス管理システムには通常、フィルタリング デバイスと凝縮デバイスが含まれます (図 6 および図 7)。濾過装置はフラックス残渣中の固体粒子を効果的に分離・濾過し、冷却装置は熱交換器内でガス状のフラックス残渣を液体に凝縮し、最終的に集中処理のため収集トレイに収集します。
図6 フラックス管理システムのフィルタリング装置
図7 フラックス管理システムの凝縮装置
投稿日時: 2020 年 8 月 12 日