PCBA工場：PCB溶接の種類と組立工程

PCB の製造プロセスには、ベアボードの製造から組み立て、パッケージングまで、多くのステップが含まれます。 PCB アセンブリの一部として、コンポーネントを取り付けるためのさまざまな種類の PCB はんだがあります。はんだが異なれば、組み立てを計画する際に考慮すべき機械的特性、安全上の注意事項、および廃棄の問題も異なります。鉛フリーの電子製品への移行により、鉛ベースのはんだの適用が促進されています。

インターネット上には言いたいことがたくさんあるので、鉛ベースの議論と鉛フリーの議論には参加しません。では、さまざまな種類の PCB 溶接、特にさまざまな料とプロセスについて学習を続けましょう。

PCB溶接材料

市場にはさまざまな種類のはんだがあります。新しい設計者や組み立て担当者にとって、最適なはんだの種類を選択することは骨の折れる作業のようです。はんだは、溶融はんだ (軟質合金) を共晶にするために使用されます。この共晶は、冷却されると溶融し、金属接点間の電気的接続を確立します。はんだを構成する金属混合物は、硬化後の機械的強度、必要な溶融温度、および溶接中に放出される煙を決定します。 PCB溶接材料の種類は、コア材料、金属成分、およびフラックスの種類によって区別できます。

PCBA

金属含有量

鉛のはんだ混合物は軟質はんだと呼ばれ、エレクトロニクス産業の始まりを担っています。融点は約 180 ～ 190 °C で、保存期間は約 2 年です。一般的な鉛ベースのはんだ合金には次のものがあります。

60/40 Sn/Pb

63/37 スズ/鉛

62/36/2 錫/鉛/銀

その他の Sn/Pb 比には、50/50、30/70、および 10/90 があります。スズは合金の融点を下げるため主に母材として使用され、鉛はスズウィスカの成長を抑制します。スズ濃度が高いほど、はんだ接合部のせん断強度と引張強度が高くなります。 62/36/2 Sn/Pb/Ag の銀成分は接触抵抗と耐食性が低いです。他の種類のはんだ (インジウム、亜鉛合金など) もありますが、それらは PCB 製造プロセスと互換性がないため、PCB には使用されません。

欧州連合が有害物質の制限 (RoHS) 指令を採用して以来、鉛フリーはんだがますます普及するようになり、電子製品での鉛の使用が制限されています。鉛フリーはんだの問題の 1 つは、スズウィスカが形成されやすいことです。これらのスズウィスカの形成を防ぎ、防湿および腐食保護を提供するために、コンフォーマルコーティングが一般的に使用されます。

やに入りはんだは 1 リールで販売されており、芯には還元剤が含まれています。この還元剤（以下で説明します）は、金属接点から酸化膜を除去して、導電性の高い電気接点を確保します。手溶接が必要な場合、考慮すべきもう 1 つのポイントは、コアに含まれる材料の種類です。

溶接芯材

はんだペーストまたははんだペーストのスプールには、溶接中に金属とフラックスを接触させるために、次のタイプの材料のいずれかが含まれます。

有機酸フラックス: 酸ベースのフラックスは、溶接中に金属接点から酸化物を積極的に除去します。このフラックスは水溶性であり、腐食を防ぐために溶接後に残留物を除去する必要があります。

ロジンフラックス：ロジンは針葉樹由来の固形樹脂です。ロジン系フラックスの残渣は腐食の原因にはなりませんので、有機酸系フラックスの残渣除去が難しいものであれば使用可能です。

固形はんだ：一部のはんだ線は固形はんだでフラックスを含まないため、手でフラックスを塗布する必要があります。フラックスさえあれば、このハンダは手溶接にも使用できます。

PCB溶接プロセス

今日、最も一般的なタイプのはんだは、鉛フリー (Sn Cu) のロジンコアはんだです。アセンブラーが使い捨ての回路基板を使用するか、独自の回路基板を組み立てない限り、PCBA を手で溶接することはありません。代わりに、自動化されたプロセスを通過します。

ウェーブはんだ付け: スルーホール部品に使用

リフロー溶接：リフロー炉でSMT部品に使用

選択的溶接: スルーホール部品が高温により損傷する可能性がある場合、またはウェーブはんだ付けおよびリフローはんだ付けプロセスに適していない場合に使用されます

一部のスルーホールコンポーネントの自動選択溶接。

まず、基板上の金属接点にフラックス/はんだペーストを塗布して、酸化を減らし、溶融はんだの流れを均一にすることで、完成したはんだ接合部の強度を高めます。ほとんどの設計者は、鉛フリーのリード線部品を組み立てるには鉛フリーのはんだペーストを使用する必要があると想定するかもしれませんが、これは厳密な要件ではありません。溶接の専門家グループによると、これらの材料を混合することは珍しくありませんが、最終的な合金の機械的特性は、最終的な Pb ベースの合金と Pb を含まない合金の間にある可能性があることを知っておく必要があります。 PCB アセンブリおよび PCB 設計工場は、ベアボードの製造からアセンブリおよびパッケージングまで、PCB 溶接の種類とアセンブリプロセスを説明します。