SMT産業における窒素の応用

SMTパッチとは、PCBをベースとした一連の工程の略称を指します。PCB (Printed Circuit Board) はプリント基板です。

SMT は、Surface Mounted Technology の略称で、電子アセンブリ業界で最も一般的な技術およびプロセスです。電子回路の表面実装技術 (Surface Mount Technology、SMT) は、表面実装または表面実装技術と呼ばれます。リードレスまたはショートリードの表面実装部品 (SMC/SMD と呼ばれ、中国語ではチップ部品と呼ばれます) をプリント基板 (PCB) またはその他の基板の表面に取り付ける方法です。リフローはんだやディップはんだなどのはんだ付けにより回路を組み立てる技術。

SMT 溶接プロセスでは、窒素は保護ガスとして非常に適しています。その主な理由は、凝集エネルギーが高く、高温高圧 (>500C、>100bar) またはエネルギーの追加下でのみ化学反応が発生するためです。

窒素発生装置は現在、SMT 業界で使用される最も適した窒素製造装置です。オンサイト窒素製造装置として、窒素発生装置は全自動無人で長寿命で故障率が低いです。窒素の入手が非常に便利で、コストも現在の窒素利用方法の中で最も安価です。

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ウェーブはんだ付けプロセスで不活性ガスが使用される前は、リフローはんだ付けで窒素が使用されてきました。その理由の 1 つは、ハイブリッド IC 業界が表面実装セラミック ハイブリッド回路のリフローはんだ付けに窒素を長年使用してきたことです。他の企業はハイブリッド IC 製造の利点に気づき、この原理を PCB のはんだ付けに適用しました。このタイプの溶接では、システム内の酸素も窒素に置き換えられます。窒素は、リフロー領域だけでなく、プロセスの冷却のためにも含め、あらゆる領域に導入できます。ほとんどのリフロー システムは現在窒素対応です。一部のシステムは、ガス注入を使用するように簡単にアップグレードできます。

リフローはんだ付けで窒素を使用すると、次のような利点があります。

‧端子やパッドの濡れが早い

‧はんだ付け性の変化が少ない

‧フラックス残渣およびはんだ接合面の外観改善

‧銅を酸化させずに急速冷却

保護ガスとしての窒素の溶接における主な役割は、溶接プロセス中に酸素を除去し、溶接性を高め、再酸化を防ぐことです。確実な溶接を行うためには、適切なはんだの選択に加えて、一般にフラックスの協力が必要です。フラックスは主に溶接前にSMA部品の溶接部から酸化物を除去し、溶接部の再酸化を防ぎ、はんだの良好な濡れ状態を形成してはんだ付け性を向上させます。。テストにより、窒素保護下でギ酸を添加すると上記の効果が得られることが証明されました。トンネル式溶接槽構造を採用したリング窒素ウェーブはんだ付け機は、主にトンネル式溶接処理槽です。上部カバーは開閉可能な数枚のガラスで構成されており、酸素が処理槽内に侵入することを確実に防ぎます。保護ガスと空気の異なる比率を使用して窒素を溶接に導入すると、窒素によって自動的に溶接領域から空気が追い出されます。溶接プロセス中、PCB 基板は溶接領域に酸素を継続的に導入するため、酸素が出口に継続的に排出されるように、溶接領域に窒素を継続的に注入する必要があります。

窒素とギ酸の技術は一般に、赤外線強化対流混合を備えたトンネル型リフロー炉で使用されます。通常、入口と出口は開くように設計されており、内部には密閉性の高い複数のドアカーテンがあり、コンポーネントを予熱および予熱できます。乾燥、リフローはんだ付け、冷却はすべてトンネル内で完了します。この混合雰囲気では、使用するはんだペーストに活性剤を含める必要がなく、はんだ付け後にプリント基板に残留物が残りません。酸化が減少し、はんだボールの形成が減少し、ブリッジが発生しないため、ファインピッチデバイスの溶接に非常に有利です。洗浄設備を節約し、地球環境を保護します。窒素によって発生する追加コストは、欠陥や労力の削減によるコスト削減によって簡単に回収できます。

窒素保護下でのウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けは、表面実装における主流の技術となるでしょう。リング窒素ウェーブはんだ付け機はギ酸技術と組み合わせられ、リング窒素リフローはんだ付け機は非常に低活性のはんだペーストとギ酸と組み合わせられ、洗浄プロセスを省略できます。今日の急速に発展している SMT 溶接技術において直面する主な問題は、どのようにして酸化物を除去し、母材の純粋な表面を得て、信頼性の高い接続を実現するかということです。通常、フラックスは、酸化物を除去し、はんだ付けされる表面を湿らせ、はんだの表面張力を低下させ、再酸化を防ぐために使用されます。しかし同時に、はんだ付け後にフラックスが残留し、PCB コンポーネントに悪影響を及ぼします。したがって、回路基板を徹底的に洗浄する必要があります。しかし、SMDのサイズは小さくなり、非はんだ付け部分間の隙間はますます小さくなっています。徹底的な掃除はもう不可能です。さらに重要なのは環境保護です。CFC は大気のオゾン層にダメージを与えるため、主要な洗浄剤としての CFC は禁止されなければなりません。上記の問題を解決する効果的な方法は、電子アセンブリの分野で無洗浄技術を採用することです。少量の定量的なギ酸 HCOOH を窒素に添加することは、溶接後の洗浄を必要とせず、副作用や残留物の心配がない効果的な無洗浄技術であることが証明されています。