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Dec 06, 2023

ウェーブはんだ付けによる製造に問題のある PCB 製造

La saldatura ad onda è attualmente la forma più comune ed efficiente di foro passante.

現在、ウェーブはんだ付けは、利用可能なスルーホールはんだ付けの最も一般的で最も効率的な形式です。 これには、処理が予想される最大の基板の幅を処理できる十分な大きさのはんだポットが必要です。 基板表面の底部がノズルによって引き起こされる波に遭遇するように、ノズルを通して熱いはんだをポンプで送り込むことにより、結果として生じる熱いはんだの滝が基板上のすべての接続ジョイントにわたって単一の接触点を作成し、ブリッジングの可能性を排除します。 このシステムは通常、フィンガーまたはパレットタイプの基板マウントを使用して、フラックスステーション、予熱ステーション、ウェーブステーションをコンベアシステムに統合します。

このプロセスは 2 つの段階で構成されます。1 つはんだ付け用に指定されたすべての金属表面を洗浄し、これらの表面をはんだ付けを受け入れるのに適切な温度にすることです。 洗浄は通常、フラックスなどの酸性化合物を使用して表面を化学的にエッチングすることによって行われます。 このステップでは、ウェーブはんだ付けプロセスの前に、基板上に蓄積した可能性のある酸化や汚れを除去します。

表面処理の次の段階では、基板を加熱します。 加熱により、フラックスの活性化と、プリント回路アセンブリとはんだ波の間の温度の低下という 2 つのタスクが実行されます。 ほとんどのフラックスは、酸化物を分解するための熱活性化のために熱を必要とします。 メーカーの指示には、活性化に必要な熱量と時間が指定されています。 基板とコンポーネントの予熱における 2 番目の役割は、PCA 温度をはんだ温度近くにすることです。

Wave システムを選択する際の重要な要素は、マシンが処理すると予想される最大の基板サイズを特定することです。 これにより、ボードを扱うベンチトップユニットから、非常に大きなはんだポットを使用する最大 24 インチの容量を持つ自立型マシンに至るまで、マシンのサイズと、同様に重要なコストが決まります。サイズが大きくなると、さらに多くの機能にも対応できます。ウェーブはんだ付けプロセスには、一般に2種類のウェーブがあり、それぞれ優れた特徴を持っています。

このはんだ付け工程では、錫の容器全体を使って溶接を行います。 錫は高温になると棒が溶け、溶融錫が形成されます。 液化したスズは「湖水」となります。 湖が静止して水平になっているとき、それは「整地波」と呼ばれます。 そして、湖に波があることを「スポイラーウェーブ」といいます。

ウェーブはんだ付けプロセス

このプロセスは、温度や適切な労働力で使用される機械などの要因に純粋に基づいています。 ウェーブはんだ付けプロセスに含まれるプロセスとステップを見てみましょう。

フラックス処理

フラックスは主に金属表面の汚れや酸化物を除去します。 さらに、高温セットアップ中に空気が金属表面と反応するのを防ぐ皮膜も形成します。 そのため、はんだは酸化しにくくなります。 それにもかかわらず、ウェーブはんだ付けプロセス中のはんだ付けには液化錫を使用する必要があります。 フラックスは回路基板が通過するときにノズルからスプレーされます。 この方法の欠点は、フラックスが基板の隙間を通過しやすいことです。 また、フラックスは回路基板の前面の電子部品を直接汚染する可能性もあります。

予熱

メインウェーブ溶接プロセスを開始する前の予熱。 2 °C /s ～ 40 °C /s の加熱速度で、上部プレートの温度を 65 ～ 121 °C まで上昇させることができます。 予熱が不十分な場合は、良好なはんだ付け結果が得られません。 これは、フラックスが PCB のすべての部分に到達できない可能性があるためです。 一方、予熱のための非常に高い温度が懸念される場合、非清浄フラックスが影響を受ける可能性があります。

クリーニング

洗浄プロセスでは、PCB を脱イオン水または溶剤で洗浄してフラックスの残留物を除去します。 ただし、洗浄が不要なフラックスも存在します。 ただし、注意が必要です。 アプリケーションによっては、「洗浄不要の」フラックスを望まないものもあります。 それは単純に、「洗浄不要の」フラックスがプロセスの条件に非常に敏感であるためです。 これで、ウェーブはんだ付けプロセスについてすべて理解できました。 次の章では、ウェーブはんだ付けと他の種類のはんだ付けを関連付けます。

ウェーブはんだ付けシステムの方法

自動インラインシステム

この配置は通常、プリント基板の組み立てライン全体に組み込まれており、コンベアは組み立てられた基板を組み立て段階からウェーブはんだ付け機を介して洗浄、仕上げ、その他の二次作業に移すだけです。 はんだ付け機では手動による干渉はありません。 最初から最後まで完全に手を使わずに操作できます。 この方法で稼働するウェーブマシンは通常非常に高価であり、大量の反復操作で使用されます。 SMEMA (表面実装装置製造者協会) は、メーカーや機械モデルなどに関係なく、組み立て環境でのすべての作業が 1 つの機械から別の機械にシームレスに基板を転送できるようにするために、インライン システムの統一仕様を定義しています。

パレット化システム

パレット化されたキャリアを使用して回路基板 (複数の基板を含む場合がある) を保持し、パレット全体がウェーブはんだ付け機にロードされます。 これはインライン システムではなくバッチ プロセスです。 パレットは通常、波の容量（幅と長さ）に応じて固定サイズです。 変形する可能性がある奇妙な形状のボードや薄いボードを適切にサポートします。 特殊な形状のボードや複数のボードを保持するようにカスタマイズできます。 すべてを機械の外で行うことができるため、パレットとフィンガのメンテナンスが非常に簡単です。 パレットは、メンテナンスのためにマシンをシャットダウンする必要がある、マシン内部の一連のフィンガーに依存しません。

結論

手動はんだ付けは現在でも行われていますが、非常に少数の基板を生産する高度なスキルと労働集約的な作業を必要とするため、通常は生産環境では行われません。 ディップ アンド ドラッグはウェーブはんだ付けに代わる低コストの代替手段として何年も前に導入されましたが、より手頃な価格で高精度のウェーブ システムの出現により時代遅れの形式になりました。 ウェーブはんだ付けは、重工業およびハイエンドの製造プロセスにおいて明らかに重要な役割を果たしており、今日の業界のニーズにより、PCB 製造プロセスがより安定かつ高速になります。

マヌー・マシュー著 | サブエディター | ELEタイムズ