導入
SMT アセンブリに慣れていない研究開発エンジニアや生産スタッフの多くは、不完全なリフロー、ツームストーン、PCB の変色、フラックス コーキングなどのはんだ付けの欠陥に遭遇することがよくあります。この記事は以下を組み合わせたものですNeoDen IN6 リフローオーブン ユーザーマニュアルハードウェアの特性を使用して、ソーキングおよびリフローのパラメータを適切に設定することでプロセスの歩留まりを効果的に向上させる方法を説明します。
「均熱ゾーン」と「リフローゾーン」の工程の役割
適切な温度パラメータを校正するには、まず、さまざまな温度ゾーンにわたってはんだペーストに発生する物理的および化学的変化を理解する必要があります。
1. 均熱ゾーン: 熱平衡とフラックスの活性化
NeoDen IN6 ユーザー マニュアルの理論モデルによると、浸漬ゾーンは通常、予熱ゾーンの後にあり、融点の前にあります。標準的な鉛フリーはんだペーストの場合、このゾーンは通常 150 度から 190 度の間に設定されます。{2}この段階で、PCB は 2 つの重要なプロセスを経ます。
- ボードの熱耐性を下げる：PCB には、小さな抵抗器やコンデンサ（0402 コンポーネントなど）だけでなく、シールド カバーや BGA チップなどの熱吸収コンポーネントも含まれています。-浸漬ゾーンでは、基板全体をこの温度に 60 ～ 120 秒間保つことができ、大型コンポーネントが熱を完全に吸収できるようになり、横方向の温度差が最小限に抑えられ、基板がリフロー ゾーンに入る準備が整います。
- フラックスの活性化:フラックスは 150 度で活性化し始め、パッドとリードを濡らし、金属表面から酸化物層を除去します。等温滞留時間が短すぎると、フラックスが完全に反応せず、ボイドや濡れ不良が発生します。等温滞留時間が長すぎると、フラックスが早期に蒸発し、金属の二次酸化を引き起こし、はんだ接合部の冷えやコーキングを引き起こします。
2. リフローゾーン: 信頼性の高いはんだ接合部の形成
リフロー ゾーンは、オーブン内で最も温度が高い領域です。 SAC305 の理論上の融点は 217 度です。基板がこのゾーンに入ると、その温度は急速に融点を超え、240 度～250 度のピーク温度に達します。
- IMC層の形成：液体はんだは銅基板と反応して金属間化合物 (Cu6Sn5 などの IMC 層) を形成します。はんだ接合部の機械的強度と電気的信頼性を確保するには、理想的な IMC 層の厚さを 1 ～ 3 マイクロメートルの間に制御する必要があります。
- 液体保持時間 (TAL):PCB が 217 度以上に保たれる時間は、通常 45 ～ 90 秒の間に制御する必要があります。ピーク温度が高すぎるか、TAL が長すぎると、IMC 層が厚くなりすぎ（5 マイクロメートルを超え）、はんだ接合部が脆くなる原因となります。温度または時間が不十分な場合、IMC が適切に形成されず、はんだ接合部が冷えてしまう可能性があります。
NeoDen IN6 パラメータ設定ガイド
ネオデンIN6リフローオーブンは、6 つの加熱ゾーン (上部 3 つ、下部 3 つ) を備えた設計を特徴としています。完全な熱風対流とアルミニウム合金加熱プレートを組み合わせることで、横方向の温度変化を ±1 度以内に制御できます。コントロール パネルは、16 セットのプログラム可能な温度プロファイルをサポートします。
- パラメータを微調整するためのヒント-:IN6 システムで「動的予熱制御」を有効にすると、約 25 分で熱平衡に達し、温度制御精度は ±0.2 度になります。ベルトコンベアは5～30cm/minまでの速度調整に対応しています。加熱室の正味の長さが 680 mm であるとすると、オーブン内の合計時間 (分) は、68.0 cm / コンベア ベルト速度 (cm/分) として計算されます。多層高密度基板をテストして-、一定温度ゾーンが短すぎることが判明した場合、-最も便利な調整方法は、タッチスクリーン上でコンベア ベルトの速度を 1 ～ 2 cm/min 下げることで、各温度ゾーンの設定値を個別に変更することなく、それに比例してオーブン内での基板の熱吸収時間を延長することです。
一般的な欠陥のトラブルシューティングと定期的なメンテナンス
メーカーのオリジナルマニュアルのはんだ付け欠陥分析表に基づいて、オーブンから出た後のはんだ接合部の外観を分析することで、プロセスパラメータの問題を特定し修正できます。
1. 不具合対策
- フラックスの焦げとはんだ接合部の黄変：オーブン内の過熱を示します。これは通常、リフロー ゾーンのピーク温度設定が高すぎるか、コンベア ベルトの速度が遅すぎて滞留時間が長すぎることが原因で発生します。解決策は、コンベアベルトの速度を上げるか、設定温度を下げることです。
- 冷たいはんだ接合または不完全なはんだ接合:これは、チャンバー内の全体的な熱吸収が不十分であること、または大容量のコンポーネントによって引き起こされる「熱風シャドウ効果」を示しています。-解決策は、まずコンベア速度を下げて加熱時間を延長することです。まだ局所的なデッドスポットがある場合は、上部と下部の温度差を利用して影の影響を軽減するために、下部加熱ゾーンの割合を適切に増やします。
2. 定常状態のハードウェア メンテナンスのガイドライン-
長期にわたる温度制御の安定性。-完全な-熱風-リフローはんだ付けシステムハードウェアの適切なメンテナンスに依存します。
- ドライブベアリングの潤滑:オーブンの内部は常に高温の放射線にさらされているため、通常の潤滑油は炭化して堆積し、ベアリングの焼き付きを引き起こす傾向があります。{0}ベアリングが焼き付くとメッシュベルトが振動することがあります。はんだペーストが液体共晶状態にある一瞬の間、わずかな振動でも簡単にコンポーネントの位置ずれを引き起こしたり、壊れやすい IMC 構造に損傷を与えたりする可能性があります。マニュアルでは、高温の潤滑油を定期的に塗布することが明示的に義務付けられています。-定格 300 度以上の高温グリースを使用して、100 時間の運転ごとにベアリングを整備することをお勧めします。-
- ヒューム濾過システムのメンテナンス:内蔵活性炭フィルター カートリッジの標準耐用年数は 8 か月です。{0}フィルター カートリッジが飽和または詰まっていると、エア ダクト内の背圧が増加し、チャンバー内の熱風流速が低下します。これにより、熱分布が不均一になるだけでなく、マイクロプロセッサの PID 温度制御アルゴリズムの応答が遅くなり、温度曲線の変動につながります。フィルター カートリッジを交換するには、装置の背面にある 12 本のネジを外すだけです。
結論
一定温度ゾーンとリフローゾーンのパラメータを適切に校正することは、SMT はんだ接合の信頼性を確保するための基本です。{0}を活用することで、NeoDen IN6 マルチ-温度-ゾーンのハードウェア アーキテクチャと温度制御システム、温度勾配とコンベア ベルトの速度の標準化、日常の機器検査の厳守により、プロセスの変動を効果的に制御し、小ロット試作中のはんだ付け歩留まりを向上させることができます。-