PCBニュース - はんだペーストはんだ付けプロセスの紹介

導入 PCBA処理 solder paste soldering process
The interconnection pins of various surface mount components on the circuit board, 突き出た足か, a hook foot (J-Lead), ボールフット, または、足のないだけのはんだパッド, まず、基板表面にマウントしなければならない. パッドに半田ペーストを印刷する, そして、各々の「足」は一時的に置かれて、それがはんだペーストを溶かすことによって、永久にはんだ付けされることができる前にペーストされる. 原材料のリフローは、はんだペースト中で溶融したはんだの小さな球状粒子が、様々な熱源によって再び溶けて溶接され、はんだ接合部となるプロセスを指す. 将軍 PCBA 業界は「リフローはんだ付け」を直接引用している, これは実際には適切ではなく、完全にリフローはんだ付けの正しい意味を表現できない. そして、それが文字通り「再溶融」または「リフロー」として翻訳されるならば, それはさらに不可解である.

1. Selection and storage of solder paste:
At present, ハンダペーストの最新規格はJ‐STD‐005である. はんだペーストの選択は次の3点に焦点を合わせなければならない, in order to maintain the best consistency of the printed paste layer:
(1) The size of the tin particles (powder or balls), 合金組成, etc., 半田パッドとピンのサイズによって決まる, はんだ接合体積およびはんだ温度条件と同様に.
(2) What is the activity and cleanability of the flux in the solder paste?
(3) What is the content of the solder paste's Viscosity and the metal weight ratio?
半田ペースト印刷後, また、部品の配置及びピンの位置決めに使用する必要がある, so its positive tackiness (tackiness) and negative collapse (slump), 最初のパッケージング後の実際の開始と同様に. The working life (Working Life) is also taken into consideration. もちろん, 他の化学物質と同様の見方をする, それで, はんだペースト品質の長期安定性は、まず最初に考慮すべきである.
第二に, はんだペーストの長期保管は冷蔵庫に入れなければならない. それを取るとき、室温に調節することはより理想的です. これは空気中の露の凝縮を防止し、印刷されたドットの水の蓄積を引き起こす, これは、高温はんだ付け中のブリキスプラッシングを引き起こす可能性がある., そして、バイアルを開けた後のはんだペーストは、できるだけ使い果たすべきである. スクリーンまたは鋼板の残りのはんだペーストは、後退させてはならない, そして、再利用のための原材料の残りの材料に格納される.

2. Soldering and pre-baking of solder paste:
For the distribution and application of solder paste on the solder pads on the board, 最も一般的な大量生産方法は、「スクリーン印刷」または孔版印刷方法である. 前画面中, 画面自体はキャリアのみです, and a precise patterned plate film (Stencil) needs to be attached separately to transfer the solder paste to various solder pads. このスクリーン印刷方法は、より便利で、スクリーンを作るために安価です, そして、少数の多様な製品またはサンプルを作る過程のために非常に経済的です. しかし, それが永続的な印刷でないので、その精度と処理速度は鋼板印刷と同じくらいよくありません, 前者は大量生産台湾ではめったに使われない PCBA アセンブラ.

鋼板印刷方法は、局所化学エッチングやレーザーアブレーション処理法を用いて0.2 mm厚のステンレス鋼板に対して両面精密穴あけを行う必要があり、必要な開口部を確保し、はんだペーストを押圧して印刷して基板表面のハンダパッドに印刷することができる。側壁は、はんだペーストの通過を容易にして、その集積を減らすために滑らかでなければならない。したがって、中空をエッチングすることに加えて、電気研磨（電解研磨）が必要である。ニッケルの電気メッキでさえ、はんだペーストの通過を容易にするために、表面の潤滑性を高めるために使用される。

上述の2つの主要な方法に加えて、はんだペーストを分配するための2つの一般的な方法がある。注入方法は、基板表面が凹凸でスクリーン印刷法を使用できない場合や、ハンダペーストにスポットが多すぎて分布が大きすぎる場合に用いることができる。しかし、ドット数が少ないため処理コストが非常に高価である。ハンダペーストコーティングの量は、ニードルチューブの内径、空気圧、時間、粒径、および接着に関係する。「多点転写方式」は、小型基板等の実装基板（基板）の固定アレイに用いることができる。転写量は接着度とチップの大きさに関係する。

スプレッドされたはんだペーストは、ペースト中の溶媒を駆動するためにピン上に部品を配置する前に事前焼成（70～80℃、5〜15分）する必要があり、それによって、その後の高温溶接半田ボールが中スプラッシングによって減少し、はんだ接合部のボイドが減少するしかし、このような印刷と加熱とベーキングは、足の崩壊を踏むときに接着を減らすはんだペーストを容易にする。また、プリベークが過大であると、その後、粒子表面の酸化により、はんだ付け性やはんだボールが不良となることもある。

スリー, high temperature welding (Reflow)

1. General
High-temperature welding is the use of infrared light, 熱い空気または熱い窒素, etc., 各ピンに印刷して貼り付けられたはんだペーストを高温で溶融し、はんだ接続部とする, 溶融溶接という. 1980年代におけるSMTの台頭, most of its heat sources were derived from Radiation infrared (IR) units with the best heating efficiency. 後, 大量生産の質を高めるために, ホットエアー, あるいは、赤外線さえ完全に捨てられて、熱い空気単位だけが使われました. 最近, 「クリーン」に, 加熱用の「ホット窒素」にさらに変えなければならない. 溶接される金属の表面の酸化を減らすことができる場合, 「高温窒素」は品質を維持し，環境保護を考慮に入れる, どちらが最善の方法か, しかし、コストの増加は非常に致命的です.

上記の3つの熱源に加えて、蒸気はんだ付けも初期に使用された。高沸点有機溶媒蒸気を用いて熱源を得た。そのような空気のない環境にあるので、それは酸化を必要としません、そして、フラックスは必要とされません。保護は後できれいにする必要はありません。そして、それは非常にきれいなプロセスです。欠点としては、高沸点（BP）溶剤（例えば、3 M FC−5312、沸点215℃）が非常に高価であり、フッ素を含有するため、長期的な使用の際には、ある程度の強酸性フッ酸（HF）をクラックして生成することになる。毒物に加え、ボード上の小さな部品から頻繁に出てくる“tombstoning”（tombstoning）の欠点に加えて、この方法は大量生産から排除されました。

レーザ光（CO 2またはYAG）の熱エネルギーを使用して、個々のはんだ接合を非トーチ接触下で1つずつ溶接する特別な方法もある。この方法は高速加熱と冷却の利点があり，非常に小さくかつデリケートなはんだ接合にとって非常に有益である。一般的な大規模な電子機器にとっては非常に実用的ではない。他の「熱棒」はんだ付けは，手動溶接ガン法と同様に，高抵抗加熱を用いた局部溶接法である。それは重い修理のために使用することができますが、自動大量生産に資することはできません。

2. Infrared and hot air
Common infrared rays can be roughly divided into:
(1) "Near IR" with a wavelength of 0.72 ~ 1.5センチメートル, 可視光に近い.
(2) "Middle IR" (Middle IR) with a wavelength of 1.5～5.- 6 , 000分の1.
(3) And "ファー IR" (Far IR) with a lower thermal energy wavelength of 5.6～100×1 / 4 m.
赤外線溶接の利点は高い加熱効率, 低設備保守費, 「墓石」の欠点は蒸気溶接の欠点である, 高温ガスと共に作動させることができる. 欠点は上限温度がほとんどないことである, 火傷を起こすことがよくある, また、過熱によって溶接される部分の変色や劣化も生じる, そして、単にPTHプラグインではなく.
IRの熱源は蛍光長管状T 3タングステンフィラメント管である, 直近の直射日光にあたる, 熱が大きい, しかし、それはまた、陰影と不十分な熱を起こしやすい. 次はニクロム管, どちらが近いか中間のIRカテゴリーに属します. 第3のタイプは、熱を伝達できるシリコンプレートの体積に抵抗発熱体を埋め込むことである, これは中間のIR形式に属する/Far. この包括的な熱, 前面に加えて、溶接されるべきワークピースに熱を伝えることができる, 裏面はまた、ワークオブジェクトに対して熱エネルギーを放出し、反射することができる, したがって、それは「二次エミッタ」とも呼ばれます. 様々な加熱表面の熱をより均一にする.

赤外線は、異なる高さの部分で陰影と色収差の悪い影響を生じるので, 熱い空気は、色収差を調節して、死の角の欠陥を援助するために吹き飛ばされることもできます, PTHプラグ溶接に使用できますこうして、以前の純粋なIRはほとんど廃止された. 熱い空気の間で, 熱い窒素は最も理想的です, and its advantages are as follows:
(1) The oxidation reaction is greatly reduced, したがって、フラックスは、少ない量で使用することができます, また、クリーニング及び半田ボールを低減することもできる.
(2) The probability of flux being ignited in an oxygen-free environment is reduced, so the soldering temperature (such as 300°C) can be increased to speed up the conveying speed.
(3) The probability of discoloration of the resin surface is reduced. 最低要件