SMTリフローはんだ付け温度曲線

1. 予熱ゾーン

予熱ゾーンの目的は、はんだペースト内の低融点溶剤を揮発させることです。はんだペースト中のフラックスの主成分には、樹脂、活性剤、粘度調整剤、溶剤が含まれます。溶剤の役割は主に樹脂のキャリアとしてであり、はんだペーストの十分な保管を確保するという追加機能も備えています。予熱ゾーンでは溶媒を揮発させる必要がありますが、温度上昇勾配を制御する必要があります。過度の加熱速度はコンポーネントに熱ストレスを与える可能性があり、コンポーネントが損傷したり、その性能や寿命が低下したりする可能性があります。加熱速度が速すぎることによるもう 1 つの副作用は、はんだペーストが崩壊して短絡を引き起こす可能性があることです。これは、フラックス含有量の高いはんだペーストに特に当てはまります。

2. 恒温ゾーン

恒温ゾーンの設定は、主に、はんだペースト供給業者のパラメータと PCB の熱容量の範囲内で制御されます。このステージには 2 つの機能があります。1 つ目は、PCB 基板全体の温度を均一にすることです。これにより、リフロー領域の熱応力の影響が軽減され、体積の大きいコンポーネントの浮きなどの他のはんだ付け欠陥が制限されます。この段階のもう 1 つの重要な効果は、はんだペースト内のフラックスが積極的に反応し始め、溶接表面の濡れ性 (および表面エネルギー) が増加することです。これにより、溶けたはんだがはんだ付け面を十分に濡らすことができます。プロセスのこの部分は重要であるため、フラックスがはんだ付け表面を完全に洗浄し、リフローはんだ付けプロセスに到達する前にフラックスが完全に消費されないように、浸漬時間と温度を適切に制御する必要があります。フラックスははんだの濡れプロセスを促進し、はんだ付けされた表面の再酸化を防ぐため、リフロー段階ではフラックスを保持する必要があります。

3.高温ゾーン：

高温ゾーンでは、完全な溶融および湿潤反応が起こり、金属間化合物層が形成され始めます。最高温度 (217°C 以上) に達した後、温度は低下し始め、戻り線を下回り、その後はんだは固化します。プロセスのこの部分も、温度の上昇および下降によって部品が熱衝撃を受けないよう慎重に制御する必要があります。リフロー領域の最高温度は、PCB 上の温度に敏感なコンポーネントの温度抵抗によって決まります。部品が良好に溶接されるように、高温ゾーンにある時間はできるだけ短くする必要がありますが、金属間化合物層が厚くなるほど長くはなりません。このゾーンの理想的な時間は通常 30 ～ 60 秒です。

4.冷却ゾーン:

リフローはんだ付けプロセス全体の一部として、冷却ゾーンの重要性はしばしば見落とされます。適切な冷却プロセスも、溶接の最終結果に重要な役割を果たします。良好なはんだ接合は明るく平らである必要があります。冷却効果が低いと、部品の浮き上がり、はんだ接合部の黒ずみ、はんだ接合面の凹凸、金属間化合物層の厚化など、さまざまな問題が発生します。したがって、リフローはんだ付けでは、速すぎず、遅すぎず、適切な冷却プロファイルを提供する必要があります。遅すぎると、前述の冷却不良の問題が発生します。冷却が速すぎると、コンポーネントに熱衝撃が生じる可能性があります。

全体として、SMT リフロー ステップの重要性を過小評価することはできません。良い結果を得るには、プロセスを適切に管理する必要があります。