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Oct. 2013 Vol.3

Section01 パワーデバイス業界ニュース

Pbフリーリフロー技術
第1回 革新されるリフロー技術

電子部品実装のPbフリー化により、現在、リフローの分野ではいくつかの課題があります。
第一に、最大温度の制約であり、各種実装部品の耐熱許容温度(多くの場合235℃~240℃)に極めて近い融点を持つPbフリーハンダを使用することから、リフロー装置の温度上昇設定が複雑になってきております。
第二に、はリフローされる基板の部位による温度差の問題であり、予熱ゾーンを増やしたり、炉内の熱の対流方法を工夫したりすることで対応しなくてはなりません。
これらの問題は、炉内温度を240℃以内とし、部品上の温度ムラを防ぐために装置の大型化(予熱工程の多段化や対流方法の工夫など)を招く原因となります。
そこで当社では、「最大温度を制限する性能と製品の全ての部位に対して均一かつ素早く加熱が可能なリフロー装置」の普及に取り組んでおります。
これらを実現するリフロー装置として、当社では、熱板式で安定した温度特性を保つことのできる「ギ酸対応真空リフロー装置」および「VPS(ベーパーフェイズソルダリングシステム)」を取扱っております。
これら二つの商品のうち、今回は「VPS」についてご紹介します。

VPSとは気相式リフローのことで、不活性熱媒を沸騰させた蒸気中で加熱する装置です。 蒸気は赤外線の8倍の熱伝達係数を持つため、①デバイスの全面に均一で安定した加熱が可能であり、最大温度を熱媒の沸点で抑制できるため、②デバイスに優しく、温暖化などの環境破壊とは無縁であるため、③環境にも優しいものとなっております。 さらに、VPSで使用する不活性熱媒は電子部品に使用される金属やプラスチックおよびゴムなどの樹脂を腐食させたり、④性能劣化の原因となることはありません。
もう一つの特徴として、雰囲気中は無酸素状態となるため、⑤リフロー時における酸化の心配は皆無といえます。
これら多くの、装置としての利点を生かして、生産工程にもメリットを生み出すことができます。
蒸気の性質からデバイス形状や材質による温度のバラつきなく隅々まで均一に加熱できるため、温度制御に苦労する必要は皆無となります。
リフロー温度は熱媒の沸点で決まるため、リフロー工程中にこの温度、つまり、リフロー温度を超えることはありません。 すなわち、各種部品の耐熱温度以下でリフロー可能であるということです。
装置の特徴から、ヒーター段数の削減が可能なことによる消費電力の低減や熱媒回収機構によるランニングコスト削減も可能です。

8層ガラス基板にBGAを搭載した場合の参考プロファイル

図は、8層ガラス基板にBGAを搭載した場合の参考プロファイルです。 BGAのボール面(中心部)では温度上昇が遅いもののピーク温度に達した際の他の部分との⊿tは1.7℃と、非常に優れた性能を確認できます。


白レジスト基板のリフロー後

次の写真は、現在LED照明などで使用される白レジスト基板のリフロー後の写真です。
IRなどのリフローのように茶褐色に変色することはありません。
これは蒸気中での加熱と加熱温度の抑制による結果です。


VPSではこのようなことも可能です。基板を2段にしてリフローすることで生産量が倍増!

基板を2段にしてリフローすることで生産量が倍増!

このような素晴らしい装置をいつ使いますか? 「○○○○!」
当Webマガジンをご覧の皆様の頭の中には答えが見つかっているはずです。そう、お馴染みの4文字ですよ。
気になった方は遠慮なくお問い合わせ下さい。


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