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リフロー炉を (その6)

先日に続き、新しいオーブントースターのパラメータ調整をおこないました。

旧トースタ同様、目標となる160℃に120秒程度かけてある程度ゆっくり加熱するよう調整しました。
先日の予備的な測定で旧トースタよりも加熱しづらいことが分かっていたので、設定温度に近づいた
ときの出力を全体に強くする(デューティ比を大きくする)ように何度か調整したところ、旧トースターと
ほぼ同じ(ピンク色の)カーブとなりました。

前々回も書きましたが、高密度実装基板をリフローした場合、各部品の大きさによって温度上昇率が
異なるため、プレヒート(第一昇温・余熱)はそのような温度の差を少なくするために必要です。
温度上昇率が大きいとソルダペーストの固形分が柔らかくなると同時に溶剤が蒸発しきれず、ペースト
の粘度が下がり熱ダレによるブリッジ等の原因となってしまうようです。

第二昇温以降も調整し、いよいよ準備が整ったのでリフローを試してみました。
まずはヒートガンでリフローしていたものと同じものでリフローし、完成した状態を比べてみることに
したいと思い、最近お気に入りのルネサス・エレクトロニクス RL78/G14 (R5F104LEAFP#V0)
やってみました。 
結論から言えば、ヒートガンでやったのと同じようにうまくいき、しかもかなり楽できれいにリフローでき
るようになったと思います。

設定した最高温度の255度に達してから10秒程度でハンダの色が変わる(溶けて金属的な反射に
変わる)のがオーブンの窓から観察できました。その後オーブンのふたを開けるように液晶に指示が
出て冷却します。
今回の基板サイズだともう少しリフロー時間を短くしても良いのかもしれませんが、当面はこのままで
様子を見たいと思います。

ヒートガンでリフローしたときと同様に、炉を使っても基板表面が酸化して色が変わってしまう現象が
見られましたが、酸化した表面を除去してしまえば今のところ特に問題となるような不具合は見られ
ません。
基板上の半導体周囲だけが円形状に酸化具合がちがうように見えるのは、ペーストの溶剤を揮発
させて再酸化を軽減している効果が現れているのだと思われます。業務用リフロー対象の基板の
場合、ハンダする部分以外は(グリーン)レジストが掛かっているので、ICの足から離れたところは基本
的に酸化することはなく、円形の範囲でこの程度酸化しなれれば問題ないのかもしれませんが、
今回のように全面銅箔が露出しているような基板の場合には、離れたところが酸化して色が
変わってしまうというのは避けられないのかもしれません。
ちなみに、円形状に酸化が軽減されているこの現象は、ヒートガンではほとんど見られませんでした。

全体的な酸化を防ぐためには、窒素スプレーを買ってきてシリコンチューブかなにかで炉内に充満
させれば良いのかもしれません。手に入れられる目処はあるのですが、表面をスコッチブライトで
こすってやることで酸化した部分は取り除けて、以後のハンダ付けも問題なくできるし、完成したRL78
もちゃんと動くことが確認できたので、本当に試してみるかどうか正直迷っています。
外でやらないと危ないかもしれないし・・・

また、酸化した部分を除去するだけであれば、サンハヤトのハヤブライトEXに漬けるのが過去の
経験から気軽でうまくいくのはわかっているのですが、部品を実装した状態で漬けて除去する
というはメーカに確認してみる必要があります。
(最終的に水で洗浄する必要があるのでおそらくダメだと思いますが・・・)

その他、基板の素材や大きさ、実装部品の大小やその混在によってリフローの結果がどうなるのか、
今後いろいろと試してみたいと思います。

先日までは、設定の変更をするためのスイッチ類をつける予定でしたが、ちゃんとリフローできるように
なったのでもうこれで満足してしまいました。この後は、この基板を使って電源スイッチやコンセント
・ACアダプタ等を一体化して、リフローコントローラとして完成させることにしました。

リフロー炉プロジェクトも、もうすぐ完成できそうです。
次は何をやってみるかな・・・



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