コラム記事（No.46） 「フローはんだ付け装置の動向」について

フローはんだ付け装置の動向について

はんだ付け工法には大別して、マニュアルソルダリング、フローソルダリング、リフローソルダリングがあり、製品仕様（回路構成、実装構造、コスト）に応じて各工法が採用されます。ここではフローはんだ付け装置（静止型装置を含む）の動向について説明します。

①フローはんだ付け装置

チップ部品混載実装が実用化されてからチップ部品の未はんだを解消するためにWウェーブフローはんだ槽がA社より開発実用化されて以来、基本構造は変わらず現在に至っています。1次噴流にはフラックスや基板から発生するガスを追い出して未はんだを解消する目的で噴流ノズル部にパンチングメタルを配置してはんだの噴流を乱流としています。2次噴流は1次噴流で発生するブリッジを修正するためにピールバックゾーンを調節できるような流れ角度調整機構となっているのが一般的です。この傾斜型W-waveはんだ槽が基本型となり1990年代以降のフロン全廃による無洗浄対応N2フローはんだ槽や2000年代以降のPbフリー対応はんだ槽に発展してきています。Pbフリー対応のはんだ槽は、Pbフリー合金特性に合わせて以下が強化されています。

・P/H（パネルヒーターの熱効率up）・1次ノズル～2次ノズル近接

・はんだ槽材質（SUS304⇒SUS316＋窒化処理）

最近のフローはんだ槽としては、各社ともドラステックな進展は見られませんが、多層基板、厚銅箔基板のTH上がりを確保するために以下の内容が盛り込まれた装置が開発され導入されているようです。

・P/Hの強化　

IRパネルヒーターからより熱伝導効率をアップするためリフロー炉の加熱

ユニット転用した熱風P/Hを採用する装置が開発実用化されています。

・Dip時間の長時間化

　厚銅箔基板のTH上がりを確保するためDip時間を電子部品のはんだ耐熱性10±1sec（260℃）を狙った、1次ノズルの多列孔（４穴⇒6､８穴）、２次ノズルの広口化などがあります。そして傾斜角度を２度～3度としてDip時間の延長化も図っています。また、窒素雰囲気フローはんだ付け装置においては低搬送角度が奏功して酸素濃度の安定化にも寄与しているようです。

②静止型はんだ付け装置

近年、静止型はんだ槽を用い完全自動化したはんだ槽がB社、C社にて開発され車載機器や民生機器等へ導入が進んでいるようです。その特徴は、静止はんだ槽ですが、TH上がりを確保するための熱風P/H、スクリューポンプを使用した若干の揺動噴流、槽内に攪拌機構を設けてのはんだの揺動があります。また、はんだ液面高さ制御に優れ、Dipパレットを使用しQRコード付与により各種条件設定＆数値管理及び混流生産が可能、W-Waveはんだ槽より圧倒的にドロスの発生が少ないといった優れもので、これまでのフローはんだ槽のアナログ的な条件設定の概念を変える装置です。当社もこれら静止型はんだ槽の専用のマスクパレットを供給しております。

③部分噴流及びポイント噴流装置

実装構造の多様化、複雑化に伴い、片面リフロー基板、両面リフロー基板の

リード部品のフローはんだ付けには部分噴流やポイント噴流装置が使用される事例が増えています。特に、ポイント噴流装置を多連結して効率を上げるライン編成が増えているようです。ポイント噴流装置ではTH上がりに難があり、P/Hの確保がキーポイントで、最近ではD社よりIH加熱をP/Hに用いたポイント噴流装置が開発されています。部分噴流装置はSS社装置に代表されますが噴流ノズルが機種専用となることから多量生産の車載ECU基板に多用されています。

今後の動向をまとめると、実装基板の構造や生産量に応じてW-Waveはんだ槽、静止型はんだ槽、ポイントはんだ槽、部分噴流はんだ槽が適材適所で使用され、TH上がりを確保するための熱風P/Hの導入が進むものと予想されます。