ウェーブはんだ付け炉とリフロー炉

ウェーブ溶接、リフロー溶接とは何ですか？関連する製造において注意すべきことは何ですか？

ウェーブ溶接とは、溶融はんだ材料（鉛スズ合金）を電動ポンプまたは電磁ポンプの噴射によって設計要求に応じたはんだ波のピークに形成したり、はんだプールに窒素を注入することで形成したりすることで、部品が予め取り付けられたプリント基板がはんだ波のピークを通過し、部品の溶接端またはピンとプリント基板のパッドとの間の機械的および電気的接続の軟質はんだ付けを実現することを指します。機械が使用する異なる形状の波のピークに応じて、ウェーブ溶接システムは多くの種類に分けられます。

ウェーブ溶接工程：部品を対応する部品穴に挿入→フラックスを塗布→予備焼成（温度90〜1000℃、長さ1〜1.2m）→ウェーブ溶接（220〜2400℃）→余分なプラグ足を取り外す→検査。

リフローはんだ付け工程は、プリント基板のパッド上に予め塗布されたペースト状のはんだを再溶融することにより、表面実装部品の溶接端またはピンとプリント基板のパッドとの間の機械的および電気的接続のはんだ付けを実現します。

ウェーブ溶接は、人々の環境保護意識の高まりとともに、新たな溶接技術として登場しました。以前は錫鉛合金が使用されていましたが、鉛は重金属であり、人体に非常に有害です。そのため、現在は鉛フリーのプロセスが採用されています。このプロセスでは、*Sn、Ag、Cu合金*と特殊なフラックスを使用し、溶接温度を上げるために予熱温度を高く設定する必要があります。また、PCB基板が溶接ゾーンを通過した後、冷却ゾーンのワークステーションも必要です。これは、熱衝撃を防ぐためですが、一方で、ICT（情報通信技術）を使用すると、検出性能に影響を与える可能性があります。

なぜN2保護なのか

組立密度の向上に伴い、ファインピッチ組立技術の登場により、窒素充填リフローはんだ付けプロセスと装置が開発され、リフローはんだ付け品質と歩留まりが向上し、リフローはんだ付けの発展方向となりました。窒素リフローはんだ付けには、以下の利点があります。

酸化の減少を防ぐ

溶接濡れ力の向上と濡れ速度の高速化

本発明は、錫ボールの発生を減らし、ブリッジを回避し、良好な溶接品質を得ることができる。

特に重要なのは、規定の溶接品質を得るために、活性フラックスの少ないはんだペーストを使用できることです。同時に、はんだ接合部の性能向上や母材の変色抑制にも効果があります。しかし、デメリットはコストが明らかに増加することです。このコスト増加は窒素量の増加に伴って増加します。炉内の酸素含有量を1000ppmに抑えたい場合と50ppmに抑えたい場合では、窒素に対する需要が異なります。現在、錫ペーストメーカーは、高酸素雰囲気下でも良好な溶接性を示し、窒素消費量を削減できる無洗浄はんだペーストの開発に注力しています。

中間リフローはんだ付けに窒素を導入する場合は、費用対効果分析を行う必要があります。その利点には、製品の歩留まり、品質の向上、手直しや修理のコスト削減などが含まれ、完全な分析により、窒素の導入によって最終コストが増加することはなく、逆に利益を得られることが明らかになります。

現在使用されている炉の多くは強制熱風循環式であり、窒素ガス消費量の制御は容易ではありません。本発明は、窒素ガス消費量を削減するためのいくつかの方法を有し、炉の出入口の開口面積を縮小します。重要な点は、羽目板やロールカーテンなどを用いて、使用されていない出入口部分の空間を遮断することです。もう一つの方法は、高温の窒素ガス層が空気より軽く、混合しにくいという原理を利用します。炉の設計時に、加熱室を出入口よりも高くすることで、加熱室内に自然窒素層を形成し、窒素ガスの補償量を削減し、必要な純度を維持します。

機器相関の応用例

酸素含有量と窒素流量の調節の図

ワークフロー