2024年7月5日

ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けの違いは何ですか?

はんだ付けは、プリント基板 (PCB) を組み立てる上で重要なステップです。これは、すべてをまとめるプロセスです。はんだ付けがなければ、電子部品は基板に取り付けられたままにならないため、はんだ付けは電子機器の機能性と信頼性にとって不可欠です。

はんだ付けには主に2つの方法があります PCB製造: ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付け。それぞれの方法には独自のプロセス、利点、用途があります。これら 2 つの方法の違いを理解することは、PCB アセンブリに携わる人にとって不可欠です。

ウェーブはんだ付けは、通常、スルーホール部品に使用され、リフローはんだ付けは、表面実装部品に使用されます。それぞれの方法には異なる装置とプロセスが含まれ、最終製品の品質、コスト、効率に影響を与える可能性があります。

この記事では、ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けの詳細について説明し、それぞれのプロセス、利点、理想的な使用例を比較します。最後には、どのはんだ付け方法があなたのニーズに最も適しているかを明確に理解できるでしょう。 PCBアセンブリ ニーズ。

ウェーブはんだ付け用のコンベア上のグリーン PCB

ウェーブはんだ付けとは何ですか?

ウェーブはんだ付けは、プリント基板 (PCB) の組み立てに不可欠です。特に、スルーホール部品の取り付けに効果的です。このプロセスの名前は、接続を形成するために使用される溶融はんだの波に由来しています。 

ウェーブはんだ付けの仕組み、関連する機器、その利点と欠点について詳しく見ていきましょう。

定義と基本プロセス

ウェーブはんだ付けでは、溶融はんだの波の上に PCB を移動させます。タンク内のポンプがこの波を生成し、維持します。PCB が波を通過すると、はんだが基板の露出した金属部分に付着し、しっかりとした電気接続が形成されます。この方法は効率性が高く、大規模生産に適しています。

段階的なプロセス

ウェーブはんだ付けプロセスを理解すると、特定の種類の PCB アセンブリにウェーブはんだ付けが好まれる理由がわかります。主な手順は次のとおりです。

フラックス塗布

最初のステップはフラックスを塗布することです。フラックスは金属表面から酸化物を除去する化学洗浄剤です。このステップは、はんだが接着する表面を清潔に保つために非常に重要です。フラックスは、スプレーまたは発泡で塗布できます。

予熱

次に、PCB は予熱段階に入ります。予熱の目的は、PCB の温度を徐々に上げることです。これにより、基板が熱いはんだ波に接触したときに熱衝撃を防ぐことができます。また、予熱によりフラックスが活性化され、より効果的になります。

ウェーブコンタクト

予熱後、PCB はウェーブ コンタクト ステージに移動します。ここで、基板は一定の温度と高さに保たれた溶融はんだのウェーブの上を通過します。PCB が通過すると、はんだのウェーブがコンポーネントのリード線に触れ、はんだ接合部を形成します。このステップは高速で、すべての接続が正しくはんだ付けされることが保証されます。

冷却

最後のステップは冷却です。PCB がはんだ波を通過した後、冷却する必要があります。冷却によりはんだ接合部が固まり、コンポーネントが所定の位置に固定されます。これは、強力なエア ジェットまたはウォーター スプレーを使用して行うことができます。適切な冷却は、熱応力を防ぎ、接合部を強固にするために不可欠です。

スルーホールアセンブリの詳細については、 5G IoT PCBアセンブリ.

長所と短所

ウェーブはんだ付けには、考慮すべきいくつかの利点と欠点があります。

長所:

  • スルーホール部品に適しています: PCB を通過するコンポーネントに最適です。
  • 大量生産に効率的: 大量の PCB を迅速に処理できます。
  • 均一なはんだ付け: 一貫性のある均一なはんだ接合部を実現します。

短所:

  • 表面実装部品には適していません: 表面実装ではなく、スルーホール部品に最適です。
  • 温度制御に敏感: 欠陥を避けるために正確な温度管理が必要です。
製造工程におけるコンベア上の PCB

リフローはんだ付けとは何ですか?

リフローはんだ付けは、プリント基板 (PCB)、特に表面実装技術 (SMT) コンポーネントの組み立てによく使用されます。このプロセスでは、はんだペーストと熱を使用して信頼性の高いはんだ接合部を形成します。 

リフローはんだ付けの仕組み、必要な機器、メリットとデメリットについて見ていきましょう。

定義と基本プロセス

リフローはんだ付けは、表面実装部品を PCB に取り付けるために使用されます。このプロセスは、まず PCB パッドにはんだペーストを塗布し、部品をペースト上に置いてから、アセンブリ全体をリフロー炉で加熱することから始まります。これにより、はんだペーストが溶けて、冷却時に固い接合部が形成されます。

段階的なプロセス

リフローはんだ付けプロセスの詳細は次のとおりです。

ペースト印刷

リフローはんだ付けの最初のステップは、ペーストの印刷です。粉末はんだとフラックスの混合物であるはんだペーストを、ステンシルを使用して PCB パッドに塗布します。これにより、必要な場所にのみペーストが塗布され、各接続に正確な量が提供されます。

コンポーネントの配置

次に、部品をPCB上に配置します。これは、各部品をはんだペースト上に正確に配置できるピックアンドプレースマシンを使用して行われます。はんだペーストは、はんだ付けされるまで部品を所定の位置に保持します。 最適なPCBコンポーネント配置.

リフロー

部品を配置した後、PCB はリフロー炉に移動します。炉は特定の温度プロファイルに従って制御された方法で基板を加熱します。基板が冷えると、はんだペーストが溶けて流れ、固まり、強力なはんだ接合部が形成されます。

検査

最後のステップは検査です。リフロー後の検査は、はんだ接合部の品質を保証するために重要です。自動光学検査 (AOI) マシンは、はんだ不足、ツームストーン、コンポーネントの位置ずれなどの欠陥をチェックします。

使用機器

リフローはんだ付けでは、各ステップを効率的かつ正確に実行するために、いくつかの主要な機器が必要です。主なコンポーネントは次のとおりです。

はんだペーストプリンター

はんだペーストプリンターは、PCBにペーストを塗布します。ステンシルを使用して、各パッドにペーストが正確に塗布されるようにします。これは、信頼性の高い接続を作成するために不可欠です。 はんだペースト: 電子機器製造のための総合ガイド.

ピックアンドプレースマシン

ピックアンドプレース マシンは、PCB 上にコンポーネントを配置します。精密なロボット アームを使用してコンポーネントを拾い上げ、はんだペースト上に配置することで、正しく位置合わせされます。

リフロー炉

リフロー炉は PCB を加熱してはんだペーストを溶かします。複数の温度ゾーンがあり、特定のプロファイルに従って基板を徐々に加熱および冷却し、コンポーネントを損傷することなく適切なはんだ付けを保証します。

リフロー後検査(AOI)

自動光学検査 (AOI) 機械はリフロー後のはんだ接合部を検査します。カメラと画像処理ソフトウェアを使用して欠陥を検出し、高品質のはんだ付けを保証します。

長所と短所

リフローはんだ付けにはいくつかの利点と欠点があります。以下にまとめます。

長所:

  • 表面実装部品に適しています: 現代の電子機器で一般的に使用されている SMT コンポーネントに最適です。
  • 正確な部品配置: コンポーネントが PCB 上に正確に配置されていることを確認します。
  • ファインピッチコンポーネントに最適: 小型でファインピッチの部品も適切に処理できるため、高密度基板に適しています。

短所:

  • もっと高い: 装置とプロセスはウェーブはんだ付けよりもコストがかかる場合があります。
  • スルーホール部品には適していません: リフローはんだ付けは、主にスルーホール部品ではなく表面実装部品向けに設計されています。
ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けの比較

詳細な比較

ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けの違いを理解することで、PCB アセンブリのニーズに最適な方法を選択することができます。各プロセスの重要な側面について詳しく見ていきましょう。

プロセスの違い

ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けは、コンポーネントを PCB に取り付ける場合など、同様の結果を得るために異なる手順に従います。

ウェーブはんだ付けの手順

  1. フラックスの塗布: 金属表面を洗浄するために PCB にフラックスを塗布します。
  2. 予熱: 熱衝撃を防ぐために PCB を加熱します。
  3. ウェーブコンタクト: PCB は溶融はんだの波の上を通過し、はんだ接合部を形成します。
  4. 冷却: PCB が冷えると、はんだ接合部が固まります。

リフローはんだ付け手順

  1. 貼り付け印刷: ステンシルを使用して、はんだペーストを PCB パッドに塗布します。
  2. コンポーネントの配置: 部品ははんだペーストの上に配置されます。
  3. リフロー: アセンブリはリフロー炉で加熱され、はんだペーストが溶けて接合部が形成されます。
  4. 検査: はんだ接合部の品質と欠陥が検査されます。

PCB製造に関するより詳細なガイドについては、 PCB製造プロセスの完全ガイド.

適切なコンポーネント

多くの場合、作業するコンポーネントの種類によって、最適なはんだ付け方法が決まります。

スルーホール部品

  • ウェーブはんだ付け: PCB を通過するリードを持つスルーホール コンポーネントに最適です。
  • リフローはんだ付け: 主に表面実装部品用に設計されているため、適していません。

表面実装部品

  • ウェーブはんだ付け: 表面実装部品を効率的に処理する必要があるため、不適切です。
  • リフローはんだ付け: 表面実装部品に最適で、正確な配置と信頼性の高い接合を実現します。

生産速度とスループット

それぞれの方法によって速度と効率が異なります。

ウェーブはんだ付けの高スループット

  • ウェーブはんだ付けは高速で、大量の PCB を同時に処理できるため、大量生産に最適です。

より低速で、より正確なリフローはんだ付け

  • リフローはんだ付けは、段階的なプロセスのため時間がかかりますが、精度が高く、複雑で高密度の基板に適しています。

不良率と品質管理

どちらの方法でも欠陥が発生する可能性がありますが、その種類と発生率は異なります。

各方法に共通する欠陥

  • ウェーブはんだ付け: はんだブリッジ、影、はんだ不足などの問題が発生しやすくなります。
  • リフローはんだ付け: 墓石跡、空洞、枕の内側の頭部などの欠陥が発生する可能性があります。

検査と品質管理の方法

  • ウェーブはんだ付け: 目視検査と インサーキットテスト (ICT) よく使われます。
  • リフローはんだ付け: 高品質のはんだ接合部を確保するために、自動光学検査 (AOI) と ICT が採用されています。

コストと効率

はんだ付け方法を選択する際にはコストが重要な要素となります。

初期設備費用

  • ウェーブはんだ付け: 一般的に初期コストが低いため、大量生産に適しています。
  • リフローはんだ付け: ペーストプリンターやリフローオーブンなどの精密機器が必要なため、初期コストが高くなります。

運用コスト

  • ウェーブはんだ付け: 多くの場合、大規模な運用ではコスト効率が高くなります。
  • リフローはんだ付け: 運用コストは高くなりますが、精度と品質により複雑なボードにかかる費用を正当化できます。

エネルギー消費

  • ウェーブはんだ付け: はんだが溶融状態のままなので、エネルギー効率が高くなります。
  • リフローはんだ付け: 加熱サイクルが繰り返されるため、より多くのエネルギーを消費しますが、プロファイルを最適化すると消費を削減できます。

ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けにはそれぞれ長所と短所があります。ウェーブはんだ付けは、特にスルーホール部品の大量生産において、速度とコスト効率に優れています。 

リフローはんだ付けは、コストが高く速度が遅いにもかかわらず、精度に優れ、表面実装技術に最適です。 

これらの違いを理解することで、PCB アセンブリのニーズに最適な方法を選択するのに役立ちます。

ツール付きの拡大鏡の下の緑色の PCB

アプリケーションとユースケース

ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けのどちらを選択するかは、プロジェクトの特定の要件によって異なります。それぞれの方法は、さまざまなシナリオで優れています。それぞれの技術をいつ使用するかを見てみましょう。

ウェーブはんだ付けを使用する場合

ウェーブはんだ付けは、特定の種類の生産や産業に特に効果的です。理想的な用途をいくつか紹介します。

多品種中量生産

ウェーブはんだ付けは、さまざまな PCB が関係するが、極端に大量の生産を必要としないプロジェクトに適しています。効率性を維持しながら、多様な製品ラインに必要な柔軟性を提供します。

カーエレクトロニクス

自動車業界では、耐久性と信頼性のためにスルーホール部品がよく使用されます。ウェーブはんだ付けはこれらの用途に最適で、自動車環境の厳しい条件に耐えられる強力で一貫したはんだ接合部を保証します。

産業用制御盤

産業用制御システムには、堅牢で信頼性の高い PCB が必要です。ウェーブはんだ付けは、これらのコンポーネントに必要な耐久性を提供するため、過酷な条件下で動作する必要がある産業用制御ボードの組み立てに適した方法です。

リフローはんだ付けを使用する場合

リフローはんだ付けは、精度が要求され、通常はハイテク産業に関連するプロジェクトに最適です。主な使用例は次のとおりです。

家電

スマートフォン、タブレット、ウェアラブルなどの民生用電子機器では、表面実装部品の正確で信頼性の高い接続が求められます。リフローはんだ付けは、高密度でファインピッチの基板に最適であり、高い品質とパフォーマンスを保証します。

高密度コンピューティングボード

コンピューティング、特にサーバーや高性能コンピューティング システムでは、PCB に高密度のコンポーネントが搭載されていることがよくあります。リフローはんだ付けは、これらの複雑なアセンブリの処理に優れており、小型で密集したコンポーネントを正確に配置して、強力なはんだ接合を実現します。

両面SMDボード

リフローはんだ付けは両面印刷に必須 表面実装デバイス(SMD)ボードはんだペーストを正確に塗布し、慎重に加熱することで、基板を損傷することなく、PCB の両面のコンポーネントをしっかりと取り付けることができます。

フレキシブルPCBに関するアプリケーションについては、 フレックス PCB 設計要件ガイド.

ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けにはそれぞれ理想的な用途があります。ウェーブはんだ付けは、多品種中量生産、自動車用電子機器、産業用制御基板に最適です。 

一方、リフローはんだ付けは、民生用電子機器、高密度コンピューティング ボード、両面 SMD ボードに使用される方法です。 

それぞれの方法の長所を理解することで、特定のニーズに適したはんだ付けプロセスを選択し、電子アセンブリの最適なパフォーマンスと信頼性を確保できます。

研究室でグリーン PCB に取り組む人

結論

PCB アセンブリに適切なはんだ付け方法を選択することは非常に重要です。これは、製造プロセスの品質、コスト、効率に影響します。重要なポイントをまとめ、はんだ付け技術の将来の動向を見てみましょう。

要点のまとめ

相違点のまとめ

  • ウェーブはんだ付け: スルーホール部品、大量生産、初期コストの削減に最適です。効率的ですが、温度制御に敏感です。
  • リフローはんだ付け: 表面実装部品に最適で、精度が高く、複雑で高密度の基板に適しています。価格は高くなりますが、繊細な部品に高い品質を提供します。

適切なはんだ付け方法を選択することの重要性

特定のニーズに基づいて適切な方法を選択すると、次のことが保証されます。

  • 信頼性が高く堅牢なはんだ接合部。
  • コスト効率の高い生産。
  • 高品質な最終製品。
  • リソースと時間を効率的に活用します。

各 PCB アセンブリ プロジェクトはそれぞれ異なります。 Globalwellpcbaの専門家にご相談ください お客様のニーズに合わせた貴重な洞察とアドバイスを提供します。溶接技術の複雑さを理解し、特定の用途に最適な方法を選択するお手伝いをいたします。

読んでくれてありがとう!

によって書かれた記事 アリス・リー