SMTリフロー温度の直線と曲線

リフロー溶接プロセス全体の要点は、溶接プロセスの各ポイントの温度と時間を制御することであるため、温度曲線は共通の重要なプロセス管理ツールです。

基本的には、溶接端の温度を上げて溶融温度を超え（ただし、製品の安全温度を超えないように）、温度を急上昇させずに（熱衝撃による損傷を避けるため）、適切な時間維持することができれば、制御された冷却後 (適切な熱を提供するため)。溶接のご要望にもお応えできます。

実際、これを行うのは難しいです。主な問題は 3 つあります。まず、実際の製品では機器や配線が異なります。つまり、PCB 上のさまざまな場所で熱容量に違いがあります。

安全温度を超えて破損した可能性があります。ただし、要件を満たすために温度を A 点まで下げると、B 点で別の冷間圧接不良が発生する可能性があります。

温度線が直面する2番目の問題は、実際の溶接では、最初にソルダーペーストの不要な成分を処理して、それらを完全かつ穏やかに揮発させる必要があることです。この揮発プロセスには、はんだペーストごとに異なる要件があります。

回路基板

PCBA

ただし、はんだペーストには溶剤、安定剤、シンナー、増粘剤が存在するため、各成分が揮発するのに必要な時間と温度が異なります上記のホットスポットとコールドスポットにより、この直線を通過できない場合があります単純な製品設計 (熱容量のギャップが小さく、安全ウィンドウが大きい) の場合、加熱速度を遅くすることで要件を満たすことができますが、通常、室温からピーク温度まで約 200 度かかります (鉛フリー技術の方が高い)。迅速な生産を必要とするユーザーにとっても問題です

3 つ目の問題は、通常、PCB 設計にはさまざまな機器データとパッケージングが含まれることです。以前使用していたリフロー炉のほとんどは熱風技術でした空気自体は良好な熱伝導体ではなく、その熱伝達は対流に依存する必要があります。また、部品のレイアウトは PCB の流れに関連しています。私たちにとって、サーフェス上のさまざまなポイントの温度と時間の関係を処理することは困難です。これにより、すべてのソルバー関連の問題を解決したい場合に柔軟に設定および調整できる â 曲線â が作成されました ( ソルバーボール、細孔、スズの吸収など）

タイミング還流温度曲線:

上記の温度線形問題を回避し、処理能力を向上させたい場合。リフロー溶接プロセス全体は、5 つのステップに分けることができます。つまり、 1.ウォームアップ 2.一定温度。 3.溶接; 4.溶接; 5.冷却

温度上昇の最初のステップの目的は、製品に損傷を与えることなく、ポリ塩化ビフェニルの各ポイントの温度をできるだけ早く動作状態にすることです。いわゆる作業状態とは、溶接に不利なはんだペースト成分が揮発し始めた状態です。

恒温ゾーンには 2 つの機能があります。 1 つは一定温度で、コールドスポットの温度がホットスポットに追いつくのに十分な時間を提供します。はんだ接合部の温度が熱風の温度に近い場合、加熱速度は遅くなります。この現象を利用して、コールドスポットの温度を徐々にホットスポットの温度に近づけます。ホットスポットとコールドスポットの温度を近づける目的は、はんだ接合部の品質を制御し、一貫性を確保するために、フラックスおよび溶接領域に入る際のピーク温度差の振幅を減らすことです。恒温ゾーンの 2 つ目の機能は、はんだペースト内の不要な化学成分を揮発させることです。

はんだペースト中の活性物質（フラックス）が活躍するのが溶接工程です。この時の温度と時間は、フラックスが酸化物を洗浄するための開始条件を提供します。

温度が溶接領域に入ると、はんだペーストの金属粒子を溶かすのに十分な熱が供給されます。一般に、デバイスのはんだ付け端と PCB パッドに使用されるデータの融点は、はんだペーストよりも高くなっています。この領域の開始温度は、はんだペーストの特性によって決まります。たとえば、63Sn37 はんだペーストの温度は 183oC です。温度がこの温度を超えて上昇した場合、溶融はんだペーストが十分な濡れ性を持ち、デバイスのはんだ端と PCB パッドの間に IMC が形成されるように、温度を上昇させ続け、十分な時間維持する必要があります。

最終冷却ゾーンの機能は、ポリ塩化ビフェニルをその後の操作のために室温に戻すことであり、冷却速度ははんだ接合部の微結晶構造も制御できます。これは、はんだ接合部の寿命に影響します。

リフローはんだ工程の不具合と曲線の関係：

上記の5つのリフロー溶接プロセスでは、各部品に役割があり、関連する故障モードも異なります。これらのプロセスの問題を処理するための鍵は、故障モードとプロセスの関係を理解し、判断することにあります。

例えば、最初の加熱工程では、設定ミスによる不具合として、「ガス爆発」「スズ飛散によるはんだボール」「データの熱衝撃破損」などが考えられます。

恒温プロセスによる問題としては、「熱崩壊」「スズブリッジ」「高残渣」「スズボール」「濡れ不良」「ポア」「トゥームストーン」等が考えられます。

溶接工程の問題としては、「はんだボール」「濡れ不良」「はんだ不良」などがあります。

溶接プロセスの不適切な設定に関連する問題には、「ぬれ不良」、「錫吸収」、「錫収縮」、「錫ボール」、「IMC 形成不良」、「トゥームストーン」、「過熱損傷」、「冷間溶接」、「コーキング」「溶接端溶解」など

冷却によって引き起こされる可能性のある問題は、一般に少なくて軽いです。ただし、設定を誤るとはんだ接合部の寿命にも影響する場合がありますすぐに表面実装洗浄工程に入ると、洗剤が浸透して洗浄しにくくなる場合があります

最初の 4 つのプロセスは一貫しており、互いに関連していることに注意してください。故障モードは必ずしも簡単に区別できるわけではないことに注意してください。たとえば、「トゥームストーン」や「はんだボール」の障害は、通常、問題を完全に解決するために包括的な調整が必要です。