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表面実装工程に欠かせないはんだペースト(クリームはんだ)は、化学変化や劣化を抑えるために冷蔵保管が基本です。
しかし、使用前の準備段階である「温度復帰」と「撹拌」を適切に行わなければ、実装不良(ボイド、はんだボール、印刷カスレ)の大きな原因となります。
ここでは、手作業や自然解凍に潜むリスクと、品質を左右する2つの重要課題について解説します。
冷蔵庫から取り出した直後の冷たいはんだペーストをすぐに開封したり、不十分な常温戻し(自然解凍)の状態で撹拌を始めたりすると、急激な温度差により空気中の水分が結露し、ペースト内に混入します。
水分を含んだはんだペーストは、リフロー炉での加熱時に水分が急激に気化・膨張するため、致命的なボイド(気泡)やはんだボールを発生させる主な要因となります。
はんだペーストは、比重の大きい金属粉とフラックスの混合物です。
冷蔵保管中であっても徐々に分離と沈降が進むため、使用前には均一な状態に戻す「再分散」が不可欠です。しかし、ヘラなどを用いた手作業での撹拌(手練り)では、底に沈んだ金属粉を均一に分散させることは非常に困難です。
結果として、作業者のスキルによってペーストのチクソ性(粘度特性)にバラツキが生じ、連続印刷時のカスレ、ダレ、および印刷量の不安定化を引き起こします。
手作業による品質のバラツキや環境要因のリスクを根本から解決するのが、公転自転方式を採用した撹拌脱泡機による自動化です。
この方式は、ただ混ぜるだけではなく、はんだペーストの特性を十分に引き出す以下のメリットをもたらします。
自然解凍に数時間かかる温度復帰工程を、公転自転方式であれば数分〜十数分に短縮できます。
これは、強力な撹拌エネルギーによってペースト内部で発生する摩擦熱を利用し、密閉状態のまま均一に室温まで昇温させるためです。
外気に触れずに適正温度まで引き上げるため、結露による水分混入のリスクを大幅に低減することができます。
公転と自転の遠心力により、容器内に強力な対流とせん断力が発生します。
これにより、長期間の保管で底に硬く沈降した高比重の金属粉とフラックスが、ミクロレベルで隅々まで均一に練り込まれます。
手作業では不可能なレベルで適正な粘度とチクソ性を回復させ、新品時と同等の滑らかさを実現します。
撹拌と同時にペースト内の気泡を表面に押し出し、効果的に脱泡できるのも公転自転方式の特徴です。
さらに、真空減圧機能を搭載した機種であれば、手練り時に巻き込んでしまうようなサブミクロンサイズの極小気泡まで強力に除去できます。
これにより、リフロー後のボイド発生率を極限まで引き下げることが可能です。
はんだペーストの適切な管理と運用において、「結露の防止」と「均一な再分散」は実装品質の生命線です。
公転自転方式の撹拌脱泡機を導入することで、以下の効果が期待できます。
手作業による不安定な運用から脱却し、最新の撹拌技術を用いて自動化を図ることは、印刷不良を大幅に減らし、実装工程全体の歩留まりを高めるための極めて有効なアプローチと言えるでしょう。
撹拌脱泡機を使用する製造現場や研究・開発の現場では、「量産が難しい」「処理に時間がかかる」「高粘度素材がうまく混ざらない」など、さまざまな課題が生じていることと思います。
当メディアでは、そうした課題解決に貢献する三星工業の「ハイ・ローターシリーズ」の特長と価値を、より多くの方に知っていただくことを目的としています。研究・開発現場の効率化とさらなる技術発展に寄与できれば幸いです。