会社のニュース 電子機器メーカーが窒素リフローはんだ付けで歩留まりを向上

リフローはんだ付けは、制御された温度プロファイルを使用してはんだペーストを溶融し、部品とPCBの間に信頼性の高い接続を形成する精密なプロセスです。このプロセスは通常、4つの重要なフェーズで構成されています。

• 予熱フェーズ： 徐々に温度を上昇させることで、はんだペーストからの溶剤の蒸発を可能にし、部品への熱衝撃による損傷を防ぎます。加熱速度の正確な制御が不可欠です。速度が速すぎると部品にひび割れが発生し、速度が遅すぎるとその後のはんだ付けに影響が出ます。
• 浸漬フェーズ（熱平衡ゾーン）： 安定した温度を維持することで、フラックス剤が活性化され、酸化物が除去され、PCBが均一に加熱されます。この準備段階は、はんだ付けを成功させるために不可欠です。
• リフローフェーズ： はんだの融点を超える急速な温度上昇により、部品リードとPCBパッドの適切な濡れ性が可能になり、冶金結合が形成されます。温度精度が重要です。熱が高すぎると部品が損傷し、熱が足りないと接合が弱くなります。
• 冷却フェーズ： 制御された冷却により、はんだ接合が最終的な電気的および機械的接続に固化します。冷却速度が速すぎると、応力亀裂が発生し、長期的な信頼性が損なわれる可能性があります。

リフローはんだ付けが広く採用されているのは、その精度、効率性、互換性における大きな利点によるものです。

• 高い精度と再現性： 正確な温度と時間の制御により、一貫した高品質のはんだ接合を大量生産できます。
• 信頼性の高い電気的接続： 安定した電子動作のために、優れた導電性と機械的強度を備えた接合部を生成します。
• ファインピッチ部品の互換性： BGAやマイクロチップなどの高密度パッケージを含むさまざまな表面実装デバイスに対応し、小型化の要求に応えます。
• 自動化への対応： 自動生産ラインとシームレスに統合し、効率を向上させながら、人件費と人的ミスを削減します。

従来のリフローはんだ付けは広く使用されていますが、高温環境ははんだと部品リードの酸化を促進し、接合品質を低下させます。酸化は、はんだの適切な濡れを阻害し、コールド接合、ボイド、および最終的に製品の信頼性と寿命を損なうその他の欠陥のリスクを高めます。窒素リフローはんだ付けは、これらの課題に効果的に対処します。

不活性ガスである窒素は、はんだ付け中の酸化を抑制する無酸素環境を作り出します。リフローオーブンに窒素を導入すると、品質が目に見えて向上します。

• 酸化の低減： はんだ付け環境の酸素含有量を大幅に削減し、はんだと部品表面の酸化を防ぎます。
• 濡れ性の向上： リードとパッドの優れた被覆のために、はんだの流れ特性を改善し、より強力な結合を生成します。
• 欠陥の最小化： コールド接合、ボイド、ブリッジングの発生を減らし、初回合格率を向上させます。
• 温度の最適化： 酸化が軽減されるため、ピーク温度をわずかに下げることができ、熱に弱い部品を保護します。
• 接合部の外観の改善： より光沢があり、より均一なはんだ接合部を生成し、目視検査と品質管理を容易にします。

窒素リフローは、直接的な品質上の利点に加えて、部品とPCBの耐用年数を延ばし、メンテナンスコストを削減します。航空宇宙や医療機器などの高い信頼性が求められる用途では、窒素リフローが不可欠な製造プロセスとなっています。

電子機器メーカーは通常、バルク液体窒素の供給またはオンサイト発生システムの2つの方法で窒素を調達します。液体窒素は定期的な配送と保管インフラストラクチャを必要とし、コストが高く、サプライチェーンへの依存度が高くなりますが、オンサイト窒素発生装置は、より経済的で信頼性の高い代替手段を提供します。

オンサイトシステムは、空気分離技術を利用して、周囲空気から直接窒素を抽出し、リフローオーブンですぐに使用できるようにします。2つの主要な分離方法は次のとおりです。

• 圧力スイング吸着（PSA）： 加圧下で酸素を選択的に捕捉する特殊な吸着剤を使用し、要求の厳しい用途に最適な高純度窒素を生成します。
• 膜分離： 差動ガス透過率に基づいて窒素を空気から分離する半透過性膜を採用し、低純度要件に対応するコンパクトで迅速に展開可能なソリューションを提供します。

オンサイト窒素発生は、メーカーにいくつかの戦略的利点を提供します。

• 完全なプロセス制御： 生産ニーズに合わせて、窒素の純度と流量をリアルタイムで調整できます。
• 大幅なコスト削減： 液体窒素の調達、輸送、保管に関連する経常費用を削減します。
• サプライチェーンの信頼性： 外部サプライヤーへの依存をなくし、配送遅延による生産の中断を防ぎます。
• スケーラブルな容量： 増加する生産量と窒素需要に対応するために、モジュール式の拡張を可能にします。

電子機器メーカーにとって、オンサイト窒素発生への投資には、慎重な財務評価が必要です。包括的な投資収益率（ROI）分析では、以下を考慮する必要があります。

投資収益：

• 窒素コストの削減（主な利点）
• はんだ付け歩留まりの向上による手直し費用の削減
• 部品の寿命延長によるメンテナンスコストの削減
• 中断のない供給による生産効率の向上

投資コスト：

• 発生装置の購入
• 設置と試運転
• 継続的な運用とメンテナンス

ほとんどの大容量メーカーは、運用上の大幅な節約と品質の向上により、1〜3年以内に完全なROIを達成しています。

• 製品の信頼性要件に基づいて、適切な窒素純度レベルを選択します
• 窒素環境に合わせてリフロー温度プロファイルを最適化します
• はんだ付けおよび窒素発生装置の両方について、定期的なメンテナンスプログラムを実装します
• 新しいプロセスとシステムについて、包括的なオペレーターのトレーニングを提供します