ウェーブソルダリングの仕組み

ウェーブソルダリングの仕組み

エレクトロニクス産業の黎明期、SMT(表面実装技術)が本格的に開発される以前は、回路基板の組み立てはほとんどすべて、この工程を経なければならなかった。 ウエーブソルダリング 電子部品を回路基板にはんだ付けする工程。

目次
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    ウェーブソルダリングとは

    ウェーブソルダリング」と呼ばれるのは、はんだ付けの際に錫炉を使用するためです。錫炉は、錫棒を溶かすのに十分な温度に加熱され、錫の溶融液が形成される。この錫液を「湖の水」と見なすことができる。波がない静かな状態を「移流波」といいます。湖水をかき混ぜて波を起こすと、「乱流波」と呼ばれます。 

    穏やかな湖面やわずかに波打つ湖面をボートが滑走し、電子部品の足と回路基板の間に錫液を付着させる。錫液を通過した後、急速に冷却され、はんだが電子部品と回路基板を溶接することになる。

    なぜウェーブソルダーはSMTに取って代わられないのか?

    産業技術の急速な発展に伴い、ほとんどの電子部品が小型化し、SMTリフローはんだ付けの要件(部品の小型化、リフローの高温耐性など)を満たすことができるため、ほとんどのプリント基板メーカーがウェーブはんだ付けプロセスを放棄し、小型化できない一部の部品でも、材料の耐熱温度がSMTリフローはんだ付けの要件を満たすことができれば、(PIH)ペーストインホールプロセスもリフロー炉を使ってはんだ付けを実現できるようになっています。

    とはいえ、SMTプロセスの要件を満たせない電子部品も少なからず存在するため、場合によっては、はんだを大量に消費するこのプロセスも必要です。

    SMTプロセス

    ウェーブソルダリングの工程

    フラックスゾーン

    フラックスを使用する目的は、プリント基板や電子部品、さらにはスズ液が保管・使用環境で汚染され、酸化が進み、はんだ付けの品質に影響を与えるため、部品のはんだ付け品質を向上させることにある。フラックス」の主な役割は、金属表面の酸化物や汚れを除去することであり、また、金属表面に薄い膜を形成して高温動作時の空気を遮断し、はんだが酸化しにくいようにすることができます。

    しかし、ウェーブソルダリングでは、はんだの媒体として溶融スズを使用しなければならない。錫の液体ですから、はんだの融点よりも高い温度が必要です。現在のSAC305鉛フリーはんだの温度は約217℃、一般的なフラックスはこのような高温下に長時間置くことはできないので、フラックスを添加する場合は、基板が錫液を通過する前に塗布しなければなりません。

    一般に、フラックスの塗布方法は2種類ある。ひとつは発泡性のフラックスを使う方法。フラックス部分を基板が通過すると、基板にフラックスが付着する。この方法の欠点は、フラックスを基板に均一に塗ることができないため、フラックスが塗られていない部分のはんだ付けがうまくいかないことである。

    フラックスの塗布方法の2つ目は、スプレーによる塗布です

    フラックスを塗布する方法の2つ目はスプレーである。チェーン下部にノズルを設置し、基板が通過する際に下から上へと噴射する。この方法にも、フラックスが基板の隙間を通りやすいという欠点がある。時には、フラックスが直接基板前面の部品を汚染したり、フラックスに敏感な一部の部品の内部に入り込み、将来的に脅威となることもある。あるいは、ウェーブソルダリングマシンの上部に残ってしまう。

    定期的な洗浄を行わないと、フラックスが一定量溜まった時点で滴下し、大きな塊が直接基板前面を汚染する。フラックスを処理せずに直接基板に滴下すると、基板の腐食やマイクロショートなどの品質不良を引き起こす可能性がある。

    プリヒートゾーン

    と同じように SMT製造ラインまた、ウェーブソルダリングプロセスでは、実際のはんだ付けの前に回路基板を予熱する必要があります。これは、回路基板の変形を低減し、いくつかの部品の内部湿気を避けるためです。そうしないと、室温から217℃以上の温度に直接加熱されることになり、剥離が発生しやすくなります。

    ハンダ付けゾーン

    大量の錫棒を投入し、加熱・溶解して錫液を作るため、この工程では多くの錫材料が必要となります。液状の錫なので、液の特性に合わせてさまざまな錫の表面を作り、はんだ付け用の錫のニーズに応えることができます。

    一般的に、錫炉の錫浴は2つのスロットに分けられます。最初のスロットは、チップの波と呼ばれ、第二のスロットは、波と呼ばれています。これら2つの錫のスロットは、異なる機能を持っています。ほとんどの場合のみ移流波がオンになっている

    チップ波

    SMD-部品

    ツールを使って錫液をかき混ぜ、噴水のような効果を形成する。主な用途はSMD部品のはんだ付けです。SMD部品は一般的に回路基板の各所に密に分布しており、大小、高低があるため、回路基板の動作がサンパンの滑りに似ているためです。サンパンの下に大きな物体があると、滑るときに大きな物体の後ろにいわゆる「影効果」が形成されることを想像してください。

    同じことがスズ液にも当てはまり、タンブリングスズ液がない場合、それは空の溶接の問題を引き起こし、影の下にこれらの部品やはんだ接合部に触れることができません。 しかし、錫液は常に転倒しているため、時には溶接が十分に均等でなく、溶接のブリッジや尖りも発生するため、一般的には乱流波の後に追加されることが多いようです。

    ウェーブ

    どこか静止した水面に似ていますが、実際はノンストップで流れるスズ液ですが、流れは非常に滑らかで、乱流波による一部のバリや溶接のブリッジ、短絡の問題を効果的に解消することができます。また、この移流波は従来のスルーホール部品(回路基板から突き出た長い足)に対しても非常に良い溶接効果を発揮する。ウェーブソルダリング時にスルーホール部品しかない場合は、スポイラー波をオフにして、アドベクションのみで溶接を完結させることも検討できます。

    短絡回路ブリッジング

    クーリングゾーン

    また、1回の移流波で、多ピンプラグの短絡ブリッジの問題を軽減することができます。これは、2回の移流波プロセスの乱流波でフラックスが蒸発し、移流波になるとフラックスの脱酸やはんだサポートが少なくなるためです。はんだの濡れ性が悪くなった場合。

    この領域では一般的に錫炉の出口に冷却ファンを使用し、高温の錫液を通過したばかりの回路基板をすぐにハンダ付けやリペアする動作があるため、その冷却を担当する。一般に、錫炉を通過する回路基板は、従来のスルーホール部品や大型のSMD部品が多いためか、急速冷却装置は使用されていない。

    波動炉の中には、まだ洗浄工程に入る基板があるため、最後に洗浄工程を追加するものもあります。

    ウェーブソルダリング時に傾斜角が必要な理由

    ウェーブはんだ付け」の軌道は、錫表面に対して一定の傾斜角を持っている。一般的に、その傾斜角度は3~7°程度に設定されている。わずかに傾斜させる理由は、はんだ接合部が錫表面から離れるときに錫を除去しやすくするためです。そして、この傾斜角度は「脱錫角度」とも呼ばれる。錫を通過させる場合、錫が錫面に接触しているときに角度が必要になります。 PCBボード と液状溶融錫の表面が分離する。脱錫角度が小さければ、はんだ接合部は大きくなり、逆もまた然りである。

    ウェーブソルダリング」時にトラックとスズ面に傾斜がなく、はんだ除去角度がない場合、はんだ接合部が大きくなりすぎ、多数のはんだ接合部が発生しやすくなります。ウェーブはんだ付け時のはんだ除去角度を一定にすることで、余分なはんだ接合が促進されます。錫溶融液は重力によって脱錫角に沿ってウェーブソルダー炉に流入し、はんだ接合部の錫量を制御する目的を達成します。

    選択ウェーブソルダリングとは

    回路基板は、すべての部品にはんだ付けが必要なわけではなく、何百もの部品があるにもかかわらず、はんだ付けが必要な部品は5つ以下であることが多いため、選択的はんだ付けが誕生しました。
    選択ウェーブソルダリングには2つのタイプがあります。

    第一の選択ウェーブソルダリングは、ウェーブソルダリングを必要としない部分をウェーブソルダリング炉のキャリアでカバーするもので、プロセスは依然として本来のウェーブソルダリングの錫炉を踏襲しています。2つ目の選択式ハンダ付けは、小型の錫炉を使用する方法です。小さなノズルを使用して、その後、はんだを保存することができ、溶接が必要な部分に合わせてノズルを移動させます。

    結論

    ウェーブソルダリングは、SMTと比較して多くの欠点があるにもかかわらず、依然として プリント基板組立工場 そのため、他の製造プロセスでは容易に代替することができません。

    よくあるご質問

    ウェーブソルダリング」と呼ばれるのは、はんだ付けの際に錫炉を使用するためです。錫炉は、錫棒を溶かすのに十分な温度に加熱され、錫の溶融液が形成される。この錫液を「湖の水」と見なすことができる。波がなく穏やかなときを「移流波」といいます。

    SMTプロセスの要件を満たせない電子部品もまだ少なくないため、場合によっては、はんだを大量に消費するこのプロセスを採用することもあります。

    選択式ハンダ付けには、2つのタイプがあります。 1つ目の選択式ハンダ付けは、ハンダ付けを必要としない部分をハンダ付け炉のキャリアでカバーするもので、工程は本来のハンダ付け用スズ炉をそのまま踏襲しています。2つ目の選択式ハンダ付けは、小型の錫炉を使用する方法です。小さなノズルを使用して、その後、はんだを保存することができ、溶接が必要な部分に合わせてノズルを移動させます。

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