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Pbフリー対応
真空リフローハンダ付け装置
PiNK社（ドイツ） VADUシリーズ
PiNK GmbH |
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PiNK社 真空リフロー装置のメリット |
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- 蟻酸リフローによる低温度還元作用ではんだ濡れ性確保
- 大容量加熱・冷却プレートによる高スループットリフロー炉の実現
- 自社内製造による生産性の高いキャリア提案力
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フラックスフリー 蟻酸還元リフローはんだ付けプロセス
※はんだペーストプロセスにも対応（フラックス回収機構付） |
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蟻酸還元プロセスは、これまで主流であった水素還元プロセスに代わる新しいプロセスとして近年注目を集めています。その主な理由は、還元開始温度が水素より低いことです。
酸化還元プロセスははんだ溶融前のプリヒートで行う必要がありますが、水素の還元開始温度が約270℃であるのに対し蟻酸は約150℃から還元効果があります。そのため水素還元方式は、現在の主流であるSn-Ag-Cuはんだなど270℃以下の融点をもつPbフリーはんだに対しては効果的な方式とは言えません。しかし、蟻酸は還元開始温度が約150℃であるため、融点の低いPbフリーはんだに対しても、はんだ溶融前に確実に酸化還元を行い、フラックスフリーでのPbフリーはんだ付けを実現することができます。
さらに、融点の低いはんだを選択することで、これまでの水素還元プロセスよりもピーク温度を低くすることが可能になり、電気消費量やデバイスへの熱ストレスを低減することができます。また、蟻酸は水素よりも安価で購入ができるためランニングコストを約1/4にすることができるなど、蟻酸還元プロセスのメリットは多分にあります。
なお、蟻酸は水素のように爆発性はないため、危険リスクは低く、今後、蟻酸還元プロセスは水素還元プロセスに代わり新しい主プロセスになると弊社では考えております。
PiNK社では、1993年に欧州半導体メーカーであるINFINEON社と共同で本真空リフロー装置を開発し、これまで世界で160台以上の販売実績があります。
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蟻酸について
- プロセスでの蟻酸の反応 -
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- 窒素（N2）と蟻酸（HCOOH）の混合物は、表面の酸化物を還元し、ハンダ接合を可能にします。
- 水と二酸化炭素のみの残留物であるため、製品や作業者に危険性・有害性はありません。
HCOOH + O = H2O + CO2
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| NO. |
比較項目 |
蟻酸リフロー |
水素リフロー |
補足 |
| 1 |
酸化還元温度域 |
○ |
150℃～ |
× |
270℃～ |
蟻酸は水素より100℃以上も低い温度で酸化還元を行うことができます。 |
| 2 |
還元力 |
○ |
強い |
× |
弱い |
蟻酸は還元開始温度が低いため常に高い還元力を発揮します。 |
| 3 |
対応はんだ領域 |
○ |
広い |
× |
狭い |
蟻酸は還元開始温度が低いため、酸化還元を行えるはんだの種類が豊富です。
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| 4 |
ランニングコスト |
○ |
安い |
× |
高い |
蟻酸は安価であるため、ランニングコストを水素の約1/4程度に抑えることができます。 |
| 5 |
電気消費量 |
○ |
低い |
× |
高い |
蟻酸は還元温度が低いため、低融点はんだでピーク温度も低くすることができます。
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| 6 |
危険リスク |
○ |
低い |
× |
高い |
蟻酸は爆発性がなく、使用量も1g/processで水素に比べて安全性に優れます。
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| 7 |
品質信頼性 |
○ |
高い |
× |
低い |
蟻酸はピーク温度を低くして、ワークへの熱ストレスを低減させることができます。
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| 8 |
Cu防錆剤除去効果 |
○ |
あり |
× |
なし |
Cu表面の防錆剤を蟻酸で除去できるため接合強度の高いはんだ付けができます。
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特許取得の加熱・冷却プロセスにより高スループットはんだ付けを実現
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PiNK社のリフロープロセスは、加熱と冷却プロセスがそれぞれ別室で行われ、チャンバー内をワークが載ったキャリアが移動します。各プロセスには上下稼動式の加熱・冷却プレート（ブロック）がそれぞれあり、このプレートが直接キャリアプレートの裏面に接触し昇温・冷却を行います。
この方式により、プレートが昇温・冷却をプロセス毎に繰り返す必要がなく、各プロセスの切り替えはキャリアがチャンバー内を移動することで行われるため、ヒータープレートは常に高温状態を保つことができます。
※国際・日本国内特許取得済み
また、ヒーターや冷却プレートとキャリアプレートの接触回数や時間を調整することで、昇温・冷却勾配を自在にコントロールすることができます。
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温度プロファイル例
- Pbフリーはんだペーストを使用した例 -
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- ピーク温度: 253℃
- 220°C以上の時間: 120 sec
- ピーク温度保持時間: 30 sec
- 真空度: 5 mbar
- 真空時間: 30 sec
- プロセス時間: 6 min のみ
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- 保持時間、温度、真空度、加熱/冷却温度勾配のプロセスパラメータは全て調整可能で、品質及び
スループットを最適化
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VADU100 
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冷却 |
プリヒート＆ピーク
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VADU300 
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プリヒート |
ピーク |
冷却 |
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PiNK社はもともと、真空加工技術を用いてカスタマイズ機器を製造することを得意としており、本リフロー装置もその高い加工技術にINFINEON社が注目し共同開発をした経緯があります。
そのため、本リフロー装置の真空チャンバーやヒーター・冷却プレートなど重要な機能は全て自社内で設計・製造を行うことが可能です。
キャリアも同様に熱ストレスの少ない特殊金属を加工し、ユーザーのワークに合わせてカスタマイズ設計・製造を行うことができ、また、総合的に真空リフロープロセスを提案することが可能です。 PiNK社ではノウハウを生かしてこれまで数多くのキャリアを設計・製造してきた実績があり、それらを全て自社内で製造できるのが強みです。熱ストレスに強く、熱伝導に優れ、ワークに対して最も生産性の高いキャリア設計を行うことで、リフロープロセスの最適化を図ることができます。 |
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DBC基板用途
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大容量デバイス用途
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キャリアプレートなし
ヒーターをワークへ直接接触
高スループットタイプ
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自動クランプユニット
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- ワーク搭載可能エリア ： L168 x W280mm
※キャリアはカスタマイズ可能です。
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冷却ゾーン  |
加熱ゾーン  |
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・タイプ |
： |
バッチ式 |
・チャンバー数 |
： |
1チャンバー 2ゾーン （冷却 / 加熱） |
・対応プロセス |
： |
蟻酸 / はんだペースト / N2 / N2H2 (H2=4%) |
・ヒーター温度 |
： |
Max 400℃ |
・寸法 |
： |
W1,100 x D1,400 x H1,200mm |
・電源 |
： |
3相 400V, 50/60Hz |
・重量 |
： |
500kg |
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- ワーク搭載可能エリア ： L410 x W280mm
※キャリアはカスタマイズ可能です。
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冷却チャンバー
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加熱チャンバー
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・タイプ
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： |
バッチ式 ※フルオート対応可（オプション）
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・チャンバー数
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： |
2チャンバー（冷却 / 加熱）
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・対応プロセス
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： |
蟻酸 / はんだペースト / N2 / N2H2 (H2=4%)
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・ヒーター温度
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： |
Max 400℃
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・寸法
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： |
W1,300 x D2,100 x H1,800mm
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・電源
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： |
3相 400V, 50/60Hz
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・重量
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： |
1,000kg
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- ワーク搭載可能エリア ： L410 x W280mm
※キャリアはカスタマイズ可能です。
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・タイプ
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： |
インライン式
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・チャンバー数
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： |
3チャンバー（プリヒート / ピーク / 冷却）
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・対応プロセス
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： |
蟻酸 / はんだペースト / N2 / N2H2 (H2=4%)
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・装置寸法
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： |
W2,400 x D1,800 x H1,900mm
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・ポンプキャビネット
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： |
W1,300 x D2,100 x H1,800mm
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・電源
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： |
3相 400V, 50/60Hz
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・重量
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： |
1,000kg
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真空リフロー装置のお問い合わせ
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営業担当:電子材料・機器グループ
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