一貫した結果を得るためのリフローはんだプロファイルの理解

SMTラインを経営している人なら、すでに知っていることがある。それは、リフロー炉は、その日一日を左右するか、歩留まりを完全に殺してしまうか、ということだ。.

高速のピックアンドプレースが買える。高級ペーストを使うこともできる。しかし、リフローはんだのプロファイルが間違っていれば、冷凍庫のコントローラーや食器洗い機のPCB用の基板は、オープン、ボイド、ランダムなフィールド不良が発生します。QIAOはOEMやEMSのパートナーと話すとき、この問題を何度も目にします。.

この記事では、リフローはんだプロファイルとは何か、4つのゾーンがどのように機能するのか、安定した出力を得るための調整方法について説明します。.

リフローはんだプロファイルとは？

A リフローはんだプロファイル は、プリント基板がオーブンを通過する間にたどる温度-時間曲線にすぎない。.

このカーブをコントロールするのはあなただ：

• ゾーン温度
• コンベア速度
• 空気または窒素フロー

について ゴール はシンプルだ：

ボード全体を制御された方法で加熱し、すべての接合部が溶け、濡れ、そして安全で再現可能なパターンで冷却されるようにする。.

業務用食器洗い機の制御PCBや、重量のあるキャビネット内の冷凍庫コントローラの場合 食器洗い機用ワイヤーシェルフ, ICTを一度だけ通過させたいわけではない。何年もの蒸気、振動、パワーサイクルに耐えられるようにしたいのです。その信頼性はリフロー炉から始まります。.

一貫した結果を得るための主要なリフローはんだプロファイルゾーン

ほとんどの鉛フリーSMTラインは 4ゾーンプロファイル:

1. プリヒート
2. ソーク（均熱）
3. リフロー／ピーク
4. 冷却

リフローはんだプロファイルにおけるプリヒートゾーン

の中で 予熱ゾーン, 室温から約150～180℃まで上昇させる。.

• 典型的なランプ：約 毎秒1～3 °C
• 主な仕事
  • 優しく温めた部品
  • 溶剤を蒸発させる
  • MLCCとプラスチックパッケージの熱衝撃を避ける

ランプが速すぎると、0402コンデンサにクラックが入り、ペーストが「ポップコーン」したり、玉を吐いたりします。ランプが遅すぎると、サイクルタイムが狂ってしまい、ペーストの挙動が奇妙に変化します。.

鉛フリーリフローはんだ付け用ソークゾーン

の中で ソークゾーン, この場合、基板をおよそ150～200℃（鉛フリーのレシピにはもう少し高いものもある）の間で一定時間保持する。.

• 一般的な浸漬時間：約 60-120 s
• 主な仕事
  • PCB全体の温度を均等にする（ΔTを減らす）
  • フラックスの活性化と酸化物の除去
  • パッドとリードをウェット状態にする

例えば、カスタム仕様の冷蔵キャビネット内のファン、ヒーター、照明を駆動する制御ボードなどです。 食器洗い機用ワイヤーシェルフ - 熱質量は大きく変化します。浸すことで、小さなセンサーパッドと大きなMOSFETの足が、ピークに達する前に同じような温度に達するのを助けます。.

リフロー／ピークゾーンおよび液相線上時間（TAL）

の中で リフロー／ピークゾーン, ペーストは実際に溶ける。.

一般的な鉛フリー合金（SACタイプなど）の場合：

• 合金溶融 217 °C
• ピーク温度は通常 メルトより約20～40℃高い
• TAL（液相線上時間） をターゲットにしていることが多い。 30-60 s

TALが短すぎると、ほらね：

• 冷間はんだ接合
• 濡れ性が悪い
• 振動の後にのみ表示されるランダムオープン

TALが長すぎたり、ピークが暑すぎたりするとね：

• 粒成長と厚い金属間層
• コンポーネントの損傷
• 茶色く焼きすぎたボード

この種のプロフィールは、紙の上では単純に見えるが、ライン上では厄介だ。リレーとトランスを備えた冷凍庫ユニット用の重い基板は、LEDライトストリップ用の薄いコントローラと同じように加熱することはできません。 カスタマイズ製品.

冷却ゾーンとはんだ接合部の微細構造

の中で 冷却ゾーン, ボードを安全な温度まで戻してください。.

• 一般的な冷却速度：約 毎秒2～4 °C
• 主な仕事
  • はんだの粒組織を制御する
  • ひび割れや反りを防ぐ
  • 安定した強固なジョイントをロックする

冷却が速すぎると、ストレスクラックやパッドの浮き上がりの危険がある。冷却が遅すぎると、はんだの粒が粗くなり、機械的強度が低下します。ワイヤーラックが数千回叩かれたからといって、食器洗い機のコントローラーが死んでしまっては困ります。.

代表的な鉛フリーリフローはんだプロファイルパラメータ

この表は、プロセスエンジニアやオーブンサプライヤーと話し合う際の出発点として使用できます。実際の値は、ペーストのデータシートやコンポーネントの限界値と一致しなければなりませんが、範囲は議論の枠組みを作るのに役立ちます。.

すべての数字を完璧に当てる必要はない。しかし、この窓から大きく外れても安定した利回りを期待するのであれば、それは希望的観測に近い。.

リフローはんだプロファイルに関連する一般的なSMT欠陥

プロフィールが間違っていると、ボードが教えてくれる。チームと共有できる簡単なカンニングペーパーです。.

QIAOが制御盤を製造するEMSパートナーを訪問する際、QIAOは次のように述べた。 冷凍庫部品 そして 冷凍ユニット部品, こういうパターンはいつも出てくる。たいていはこうだ：“ペーストは変えたが、誰もオーブンのプロファイリングをやり直さなかった”。そして、RMAは徐々に上昇し始める。.

実ラインでの実践的リフローはんだプロファイル最適化

ペーストとコンポーネントの制限から始める

古い黄金プロファイル」や2018年にオーブン業者がくれたものから始めてはいけない。.

その代わりだ：

• 続きを読む ソルダーペースト データシート (推奨ピーク、TAL、ランプレート）。.
• チェック 最高成分温度 (鉛フリーの場合は245～260℃が多いが、場合による）。.
• この2つをプロフィール・ウィンドウのハード・レールとして使用する。.

例えば、食器洗い機のコントローラが、大きなリレー、ファインピッチMCU、および以下のようなコネクタを備えているとします。 カスタマイズ製品 センサーは、最も弱い部品が天井を決める。.

リフローはんだのプロファイルを測定する。

実際のボードはシミュレーションのように熱くならない。.

だから、あなたは：

1. 熱電対を取り付ける：
   • 最も重いエリア（トランス、大型インダクター）
   • 最軽量エリア（小型パッシブ）
   • ボード中央
2. プロファイラーで数枚の基板をオーブンに通す。.
3. それぞれのカーブをソルダーペーストの仕様や社内規定と照らし合わせてください。.

あなたの目標は、幸運な一点だけでなく、すべての測定点を許容される “プロセス・ウィンドウ ”内に保つことである。これは退屈な作業だが、安定した歩留まりで見返りがある。.

ΔTとTALを見る

多くのチームが無視する2つの重要な数字：

• 全体的なΔT (ホットスポットとコールドスポットの最大温度差）
• TAL 各熱電対で

ΔTが大きすぎると、簡単に墓石ができたり、背の高い部分と低い部分で結果がまちまちになったりする。TALがコーナーによって極端に異なると、かろうじて溶けるジョイントもあれば、焼きすぎるジョイントもある。.

毎日の仕事のためのシンプルなルール：

• ΔTをできるだけ低く保つ。.
• 中央だけでなく、すべてのプローブでTALを推奨帯域に保つ。.

これはマーケティング用語ではなく、本当の業界の話だ。オペレーターもPEも毎週チェックできる。.

OEM/ODMワイヤーシェルビングプロジェクトにおいてリフローの一貫性が重要な理由

我々はハードウェアしか作っていない。なぜリフロー曲線にそこまでこだわる必要があるのですか？“

典型的な例を見てみよう。 商業用陳列棚 または食器洗浄機：

• ユニット内部には、コントロールPCB、電源ボード、センサーボードがある。.
• 同じユニット内には、次のようなハードウェアもある。 ワイヤーラック、リアメッシュ、, 冷蔵室部品, そしてたぶん 食器洗い機用ワイヤーシェルフ.
• ハンダの不良が原因でコントローラーが1年で死んでしまったら、いくら鋼鉄やコーティングが良くても、キャビネット全体が低品質に見えてしまう。.

QIAOは次のことに重点を置いている。 カスタムワイヤーシェルビング製造サービス, しかし、私たちは多くの会議に出席し、そこではワイヤのサイズやコーティングに関する議論だけでなく、次のような議論も交わされます。バイヤーやエンジニアもまた、次のように話している：

• スーパーマーケットのキャビネットの稼働時間
• ホテルやレストランでのサービス・コスト
• ピーク時の機器故障によるブランド毀損

安定したリフローはんだプロファイルは、品質スタックの静かな一部です。コントローラーを生かすことで、ワイヤーシェルフ、冷凍庫のドア、食器洗浄機のバスケットがドラマを起こすことなく、その役割を果たすことができます。.