PCBA技術 - SMTはんだと波紋と冷却波クレスト

SMTアセンブリプロセスは、はんだ付け前の各工程ステップに密接に関連している, 設備投資を含む, PCB設計, コンポーネント, 組立作業, フラックスセレクション, 温度/時間制御, はんだおよび結晶構造, etc.

1. PCB半田

現在、ウエーブはんだ付け用の最も一般的に使用されるはんだは共晶すずリード合金である鉛37 %.ハンダポット内のハンダの温度は常に保たれるべきであり、温度は183℃の合金液温度より高くなければならず、温度は均一でなければならない。従来、250℃程度のハンダポット温度を基準とした。

フラックス技術の革新により，はんだポット全体のはんだ温度の均一性を制御し，予熱器を追加した。開発の傾向は、温度を使用することです

温度が低いハンダポット。半田ポット温度は230〜240℃の範囲で設定することが非常に一般的である。一般に、部品は、均一な熱的性質を有しておらず、すべてのはんだ接合部が適度なはんだ接合を形成するために十分な温度に達することを保証する必要がある。重要な課題は、すべてのリード及びパッドの温度を上昇させるのに十分な熱を供給することであり、それによって、はんだの流動性を確保し、はんだ接合の両側を濡らすことである。ハンダのより低い温度は、コンポーネントおよびサブストレートに熱ショックを減らす。そして、それはスカムの形成を減らすのを助ける。低強度では、フラックスコーティング動作とフラックスコンパウンドの接合作用により、十分なフラックスを得ることができ、バリや半田ボールを低減することができる。

ハンダポットのはんだ組成は時間と密接に関係し，時間とともに変化し，scumの形成につながる。これは、はんだ付け部品やはんだ付け工程における残留物や他の金属不純物を除去する理由である。損失の原因。これらの要因は、はんだの流動性を低下させることができる。入手に際しては、金属トレースドロス及びハンダ中の錫含有量の最大限度を種々の規格で規定する必要がある（例えば、IPC／J−STD−006は明確な規則を有している）。はんだ付け工程中には、半田純度の要件もANSI／J−STD−001 B規格に規定されている。ドロスの制限に加えて、63 %の錫；37 %の鉛合金は、錫含有量が61.5 %未満でないことを規定する。ウェーブはんだ付け部品上の有機浴層中の金と銅の濃度は過去よりも速く蓄積する。この蓄積は、著しいスズ損失と結合して、はんだが流動性を失い、はんだ付け問題を引き起こす原因になり得る。粗い、粒状のはんだ接合は、はんだ中のスムに起因することが多い。ハンダポットの蓄積されたスカムまたはコンポーネント自体の固有の残留に起因する薄型および粗い粒状のはんだ接合は、また、低いスズ内容のサインであってもよい。これは、ローカル特殊はんだ接合または錫ポットの錫損失の結果ではありません。この外観は、凝固プロセス中の振動または衝撃によって引き起こされることもある。

はんだ接合部の外観は、プロセスまたは材料の問題を直接反映することができる。ハンダ「満ポット」状態を維持し、プロセス制御計画に従ってはんだを検査する

ポット分析は非常に重要です。ハンダポットにはスカムがあるので、通常、はんだポット内のフラックスを「注ぐ」ことは不要である。従来の用途では、はんだポットに半田を添加する必要があり、ポット内のはんだは常に完全である。スズの損失の場合、純粋な錫の添加は所望の濃度を維持するのに役立つ。スズポット中の化合物を監視するためにルーチン分析を行う。錫を添加すると、試料をサンプリングし分析し、はんだ組成比が正しいことを保証する。過度の詐欺は別の厄介な問題です。特に、はんだポット内には常にスムが存在することは疑いない。「チップクレスト」を用いることは、雰囲気にさらされたはんだ表面が大きすぎて、はんだが酸化するので、高密度部品をはんだ付けするのに非常に役立つ。ハンダポット内のハンダの表面は、スクラム層で覆われ、酸化速度が低下する。

はんだ付け時には，スズポット内の波浪の乱れや流れにより，より多くのスカムが発生する。推奨される従来の方法は、スキムを取ることである。スキミングを頻繁に行うと、より多くのスカムが生成され、より多くのはんだが消費される。衝撃波は波の頂部に混入することもあり、波の凹凸の不安定性や乱れを引き起こす。従って、ハンダポット内の液体成分に対してより多くのメンテナンスが要求される。錫ポット内のハンダ量を減らすことができれば、はんだ表面のスカムがポンプに入り、この現象が起こりやすい。場合によっては、粒状のはんだ接合部がドロスと混合されることがある。見つかった最初のscumは粗い波状の破片によって引き起こされ、ポンプを詰めるかもしれません。スズポットは、調整可能な低体積半田センサおよび警報装置を備えるべきである。

2クレスト

ウェーブはんだ付け工程では波紋は芯である。予熱、フラックス被覆、及び非汚染金属はコンベアベルトを介して溶接ステーションに送られることができる

その後、ある温度の半田が加熱され、半田は化学反応を起こし、はんだ合金は波力で相互接続を形成する。これは最も重要なステップです。現在では、一般的に用いられる対称波紋を主波紋と呼ぶ。ポンプ速度、波クレスト高さ、浸透深さ、伝送角度および伝送速度は、良好なはんだ付け特性を達成するために、十分な条件を提供するように設定される。PCBデータを適切に調整し、ハンダを出た後にハンダを減速させ、ゆっくりと停止させる。PCBは結局、波が動くので、はんだをコンセントに押しつけます。最も吊り下げられた状態では、はんだの表面張力および最適化された基板ピーク動作は、部品と出口端の波ピークとの間のゼロ相対運動を達成することができる。これは基板上のはんだの除去を達成するためである。十分な傾斜角を設ける必要があり、ブリッジング、バリ、線引き、半田ボールなどの欠陥は生じない。時々、波紋の出口は、可能な橋が取り除かれることを確実とするために、熱い気流を持っている必要があります。板の底部に表面実装部品を装着した後、後に形成された「波状波紋」領域の流束や気泡を補い、波紋を平らにする前に乱流チップクレストを使用する。乱流波クレストの高い垂直速度は、リードまたはパッドと半田の接触を確実にするのを助ける。平坦化された層流のピークの背後にある振動部分は、また、気泡を除去するために使用することができ、そして、ハンダが部品との良好な接触を達成することを確実にすることができる。はんだ付けステーションは、基本的には、高純度ハンダ（標準に従って）、ピーク温度（230～1／2〜250℃）、総接触時間（3～1／2〜5秒）、波高ピークに浸漬されたプリント基板の深さ（50 m×1／2〜80 %）であり、波線が平行であるときに、スパーポット内の平行伝送トラック及びフラックス含有量を実現する。

3波はんだ付けの後の冷却

ウエーブはんだ付け装置の尾部には通常冷却ステーションが追加される。銅スズ金属間化合物の傾向を制限してはんだ接合を形成するためには、もう一つの理由が加速される

部品の冷却は、はんだが完全に固化しないときに基板が移動するのを防ぐ. 高温に敏感な成分の露出を制限するために成分を迅速に冷却する. しかし, 部品とはんだ継手への積極的な冷却システムの熱衝撃の危険性について考察する必要がある. よく制御された「柔らかくて安定した」, 強制空冷システムはほとんど被害を受けない PCBコンポーネント。 このシステムを使用するための2つの理由があります：ボードはすぐに手で保持せずに処理することができます, そして、それはコンポーネントの温度が洗浄液の温度より低いことを確実にすることができます. 人々は後者の理由を心配している, これは、いくつかのフラックス残渣の発泡の原因である. 別の現象は、ある種のフラックス詐欺と反応することもある, 残渣が「洗えない」ように. 溶接ワークステーションによって設定されたデータがすべてのマシンを満たすことを保証する観点から, すべて PCB設計s, 使用材料, PCBプロセスの材料条件と要件, 式はこれらの要件を満たすことはできない. PCBプロセス全体の操作のすべてのステップを理解しなければなりません.