コラム記事（No.39）基板実装構造とはんだ付け装置について

基板実装構造とはんだ付け装置について

電気製品、自動車、産業機器････等あらゆる機器には電子制御基板（ECU；Electronic Control Unit）が使用されおり、これらの実装基板はリフローはんだ付け、フローはんだ付け工法にて各種電子部品がはんだ付け実装されます。

実装構造は目的に応じて様々な構造となっており、その構造に合わせて片面リフロー＋フローはんだ付け、両面リフロー＋フローはんだ付け、両面リフロー＋部分フローはんだ付け／ポイントフローはんだ付け････など、はんだ付け工法は多様化しています。ここでは、片面及び両面リフロー後の挿入部品のはんだ付けについて基板実装構造と対応装置の視点から説明します。

Pbフリーはんだが導入されてから約20年が経過し、様々なECU実装構造において、リフロー＋フロー工法が多用されていますが、フロー工法を決める場合のキーワードは、生産数量及び生産品種数、挿入部品の数量、フロー面の部品の高さ････等になります。両面リフロー基板の場合にはDip面のリフロー部品を保護する目的でマスクパレットを使用する場合が多いです。当社のフローはんだ付け用マスクパレットは様々な業界のW-Waveフローはんだ付け装置、部分フロー、ポイントフロー、静止型はんだ付け装置などに幅広く使用されています。

①多量生産、挿入部品数が多い場合

Dip面のリフロー部品の高さが低い場合にはマスクパレットを使用して傾斜型W-Waveフローはんだ付け装置を使用します。民生機器、産業機器の多くが採用しています。また、車載機器や産業機器の多くが窒素雰囲気フローはんだ槽を使用しています。

②多品種＆中多量生産、挿入部品点数が少ない場合

民生機器、車載機器、産業機器で挿入部品点数が少なく生産数量が比較的多い場合にはポイントフロー装置を複数台連結してライン編成する場合が多いです。

③少品種＆多量生産、挿入部品点数が少ない場合

車載ECUでは専用の部分フローノズルを採用してラインを専用化する場合が多いです。機種専用の固定ノズルを使用するフロー装置が主流です。SMD部品とリード部品の位置関係によりマスクパレットを使用することもあります。

④多品種＆中少量生産、挿入部品が比較的多い場合

専用のマスクパレットを使用し、条件設定がQRコード対応により混流生産が可能な静止型はんだ槽が使用されます。従来からある手動浸漬の静止はんだ槽を完全自動化したシステムで、各社から販売されています。混流生産、ドロスの激減、液面安定性、メンテナンス性に優れる････など、はんだ付け装置として大変優れた装置です。W-wave噴流装置に比べるとTH上がりにやや劣る面がありますが、P/H（プリヒーター）の熱風化や若干の溶融はんだの揺動＆弱流動により対策されており、車載メーカーや民生機器メーカーへの導入が進んでいるようです。

また、両面リフロー基板で両側に背の高いSMDや高背CONリード部品があるような複雑な構造では、マスクパレットと静止はんだ槽の組み合わせが良いでしょう。