SMTアセンブリのリフローソルダリングプロセスのすべて
はんだ付けは、一般的に熱的な性質（環境温度よりもはるかに高い温度の熱を使うということ）を持つ方法で、これによって2つ以上の部品を機械的に、またエレクトロニクスに関連する分野では電子部品の電気的接続によって結合することができます。そして、この溶接は、電気伝導の組合わせを提供しなければならない。これは、電気機械的特性の組合わせであり、部品がシャーシ構造またはプリント回路基板に一緒に固定されると同時に、この端子または適宜パッドに電気的に接続することができるようにするもので、である。 リフロー炉 は、通常、端子や電線、プリント基板ではパッドである。
ハンダ付けの方法は数多くありますが(ウエーブソルダリングリフロー、手はんだなど)は、産業分野で使用されるもの、アマチュアや趣味の環境で使用されるもの、また、両方の分野で使用されている技術もあります。この記事では、以下のように説明します。 リフローはんだ付けはんだ付けの一種で、主に工業分野で使用されていますが、最近ではアマチュアが購入できる小型のリフローはんだ付け装置もあり、電子工作を趣味とする人の小さな工房で使用されることもあります。
リフローはんだ付けの方法
リフローはんだ付けについて簡単に説明すると、プリント基板のパッドにはんだペーストを塗布し、その上に基板を置くというものです。 SMD部品 はんだが溶けて固まり、すべての部品が電気的・機械的にプリント回路基板に固定されます。
では、このプロセスをより詳しく見ていくと、このような ハンダ付け作業.
で SMTアセンブリ表面実装アセンブリでは、プリント基板に電子部品をはんだ付けするためのパッドが必要です。これらのパッドにははんだが塗布されるため、ストップマスク層からはみ出した状態になっています。
リフローはんだ付けに使用されるソルダーペーストは、はんだ金属（または銀、すず、鉛などの合金）の小さな球体と、溶剤ペースト、小さなはんだ球体を懸濁させるフラックスなどの部品の接着を助ける薬剤で構成されています。はんだペーストは、電子機器に使用されるはんだの特徴的な色をした歯磨き粉のような質感を持つことがあります。
このパッドにソルダーペーストを塗布するために、ソルダーペーストのテンプレートとなる「ステンシル」と呼ばれるシートが使用されます。このステンシルは通常、プリント回路基板のパッドと一致するパーフォレーションのある薄い金属シートで構成されています。この穿孔パターンは、PCB設計段階で生成されるガーバーファイルのストップマスク層から取得されます。
プリント基板は、表面実装部品が配置される各パッドに少量のはんだペーストが塗られます。
次の段階は、電子部品の各端子がPCB上の対応するパッドと一致するように、電子部品をPCBの上に正確に正しい位置に配置することである。この作業は、各コンポーネントを正しい位置に正確に配置する自動機械であるピックアンドプレースマシンによって行われる。
この工程は手作業で行うこともできます。プロジェクトが小規模で表面実装部品が非常に少ない場合、ピンセットを使って各部品を対応するパッドの上に置きます。はんだペーストはクリーム状なので、表面張力という物理現象によって部品をわずかに保持することができます。
にプリント基板を持ち込む。 リフロー装置 このようなはんだ付けを行う場所です。
このオーブンの加熱工程はいくつかの段階に分かれており、熱の加え方と時間経過による温度上昇のコントロールが、部品を適切に接着させ、高品質のハンダ付けを行い、内部回路にダメージを与えないための重要な要素になります。 PCB部品.
この加熱工程では、はんだがプリント基板に強固で安定した接続を実現するために必要な温度を確保しつつ、部品の半導体材料にダメージを与える危険な温度にならないよう、厳重に管理する必要があるのだ。
リフローソルダリングの4つの工程
ランプで浸す
リフローはんだ付けのための加熱の最初の段階は、 "浸すランプ "と呼ばれ、温度が安全に上昇するように徐々にPCBAの温度を増加させることで構成され、それはすべてのコンポーネントと全体のアセンブリが安全、均質かつ一定の温度に到達することができます、また、この段階では、はんだペーストの揮発性溶剤がこの中に残基があることを避けて溶解されており、半田を中断するこれらの液体の使命です。それにもかかわらず、残留物が時間とともにはんだの内部に残っている場合、これらは電子接着の品質に影響を与える可能性がありますそのため、はんだ付けプロセス中に蒸発することが重要であり、それは予熱ゾーンの段階で開始される、と彼らは言う、それは糊状にする、コンポーネントとこの1の結合を促進することです。
サーマルソークゾーン
次の段階はサーマルソークゾーンと呼ばれ、アセンブリを一定の温度で 1～2 分間暴露することで、蒸発によってはんだペーストから揮発分を除去し、次のようなフラックスを活性化します。 PCBフラックスこのとき、フラックスが蒸発する環境に置かれることで、部品はプリント基板のパッドに付着し始め、酸化物のない状態で接着が行われるようになります。この工程で温度が高すぎると、はんだが飛散したり、塊になったり、はんだペーストが酸化して、接合やはんだ終端に影響を与えることがあります。また、温度が低すぎると、フラックスが十分に活性化されない場合があります。
ソークゾーンでは、アセンブリ全体の熱平衡が望まれ、アセンブリを次のリフローゾーンに移す前にはんだ温度が均質でなければなりません。ソークゾーンプロファイルは、特にPCBAボードが非常に大きい場合、異なる部品間やPCBの異なる領域間の温度差を減らすことができます。また、BGA端子などのアレイを持つ部品のはんだ付け問題を減らすために、ソークプロファイルを推奨しています。
リフローゾーン
第3のゾーンはリフローゾーンで、「Time above reflow」または「TAL temperature above the liquid level」とも呼ばれる。この温度で最高温度に到達します。プロセスを成功させるためには、最高温度を制御することが重要です。この温度は、はんだの溶融温度（はんだが液状になる温度）より20～40度高いのが一般的です。
半導体部品（トランジスタ、集積回路、モスフェット）とディスクリート電子部品（抵抗器、コンデンサ、コイル、インダクタ）のはんだ耐熱温度は異なるため、リフローゾーンの最高到達温度は、熱損傷を受けやすい部品より低くなければなりません。目安としては、最も壊れやすい部品が耐えられる最高温度から5度引くか、リフロー時の最高温度としてデータシートに明記されている最低温度まで、手順全体を注意深く監視し、決してこの限界を超えないようにすることが重要である。260℃を超える高温は、表面実装部品の内部素子にダメージを与え、半導体の性能に影響を与える金属間酸化物を発生させる可能性があり、逆に温度が低いとペーストがスムーズに溶融しない可能性があります。
この間、温度は液相点以上となり、フラックスは表面張力を低下させ、はんだ成分を分離させ、金属粉末の球体を結合させ、残りのフラックス材料を完全に蒸発させる。
温度と時間は、それが高すぎる場合、それは時期尚早に悪い形成を与える乾燥したはんだを生成するすべてのフラックスを消費することができ、はんだ、気泡内部と錆の乾燥内部の壊れたはんだ接合部を表示されます、はんだメーカーの仕様を超えてはいけません。
温度と時間の計算を誤ると、はんだの不純物を除去するフラックスの効率が低下し、濡れ性が悪くなり、はんだから溶剤やフラックスが十分に除去されず、はんだ接合部の不良につながります。
リフローゾーンの時間はできるだけ短くすることを推奨しますが、ほとんどのソルダーペーストはこの時間を少なくとも30秒にするよう指定していますが、この特定の時間の理由は説明されていないようです。PCBAの温度を均一にすることは非常に難しいことを考えると、リフロー時間を短くすることで炉内の温度変化を少なくすることができます。
リフロー温度は、多くの電子部品にとって過剰な時間であるため、60秒以上維持する必要はありません。
一方、リフロー時間が短すぎたり、温度が低すぎたりすると、溶剤やフラックスが内部に閉じ込められ、はんだ内部に小さなボイド（気泡）が発生し、接合部が冷たくなったり、不健全になったりすることがあります。SMTリフロー炉でのちょっとしたミスが、次のようなことにつながります。 PCBアセンブリ のエラーが発生し、その結果 一般的なPCB問題.
クーリングゾーン
冷却ゾーンは、はんだ付け工程で基板の温度を徐々に下げて適切に固化させることができ、部品の熱衝撃、すなわち急激な温度変化による過度の金属間化合物の発生を抑えることができます。
冷却ゾーンの温度は30度から100度で、速い冷却速度はより機械的に健全な細粒の構造を生成する。加速度はしばしば無視されるか、厳密に監視されないが、もしかしたら傾斜速度はそれほど重要ではないのかもしれない。加熱中、冷却中にかかわらず、部品の最大許容傾斜を適用する必要があり、1秒間に4℃の冷却速度が推奨されます。このパラメータは、次のような場合に考慮される。 PCBA 特に航空宇宙や軍事用途の重要な部品で、アセンブリを行うことができます。
Japanese 
English 
German 
French 
Italian 
Portuguese 
Russian 
