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リフローの品質は加熱方式で決まります。
リフロー炉の性能は、装置の大きさやゾーン数だけで決まるものではありません。最も重要なのは「どのように熱を伝えるか」という加熱方式です。
同じ温度設定であっても、加熱方式が異なれば、基板や部品に伝わる熱の状態は大きく変わります。
その違いは、品質・再現性・歩留まりに直接影響します。
なぜ、加熱によって品質が安定しないのか。
一般的なリフロー炉では、熱風による対流加熱が広く採用されています。この方式は、多くの製造現場において実績のある加熱手法です。
一方で、強い熱風を用いた加熱では、風の影響による様々な現象が発生する場合があります。
例えば、以下のような現象が発生します。
- フラックスの劣化
- フレキシブル基板など薄い基板のバタ付き
- 微細部品の飛散
- 溶剤の表面波打ち
これらは、強い熱風の影響に起因する課題です。
強い熱風加熱は、量産工程において有効な手法です。
量産ラインでは、生産タクトが優先されるため、基板が炉内を通過する時間は非常に短くなります。そのため、短時間で加熱を完了させる必要があり、強い熱風による対流加熱が有効な手段となります。つまり、熱風加熱は、量産工程において合理的な加熱方式です。
しかし、試作・評価・乾燥・硬化といった外側工程では、必ずしも生産タクトを優先する必要はありません。搬送速度を調整することで、加熱時間を確保できるため、強い熱風に依存しない加熱が可能になります。
弱熱風＋遠赤外線による最適加熱
アントムの加熱方式は、弱い熱風による対流加熱を主体とし、遠赤外線による輻射加熱を組み合わせた構造となっています。
熱風を加熱のベースとして機能し、安定した温度制御を担い、さらに、弱風化することで低下しやすい加熱能力を、遠赤外線が補完します。
下記がアントムの独自加熱方式である熱風＋遠赤外線を併用したハイブリット加熱方式をイメージした図になります。
また、アントムの装置は小型設計であるため、搬送速度を柔軟に制御することで、加熱時間を確保することが可能です。
これにより、強い熱風に依存することなく、安定した加熱環境を構築できます。
この加熱方式により、次のような効果が得られます。（下記項目をクリックするとメリット説明が表示されます）
フラックスの劣化を抑えることではんだ付け品質を向上
はんだ付けにおいて最も重要な役割を持つフラックス（はんだと被着面の表面にある酸化被膜を除去する力を増大させる添加剤）はプリヒート加熱の時間が長いと熱風により劣化してしまいます。そのため必要なフラックスが劣化により不十分な状態となってしまい、はんだが本加熱時に活性化しきれず、濡れ広がり（セルフアライメント）不足などの不良が発生する原因にもなってしまうのです。またフラックスが不十分なことではんだ熔融時に気泡が抜けきらず、そのまま固まってしまうことでボイドの原因にもなると考えられます。こうした問題を解決するための最もシンプルな方法が熱風を抑えてフラックスを劣化させないことです。
溶剤の乾燥や微細部品、薄いワークにも最適
防湿剤など溶剤の乾燥時、溶剤に強い熱風を与えてしまうと波打ち、飛散などの原因になります。また同様に微細部品やフィルム・フレキ基板のような薄いワークも強い熱風で飛んでしまったりバタついてしまうことがあります。こうした強い熱風による影響を抑えるためには熱風量を抑えた当社の熱風＋遠赤外線を併用したハイブリット加熱方式が最適です。
弱風だから実現できる、ゾーン設計の自由度
アントムの加熱方式では、弱い熱風を採用しているため、隣接するゾーン間の熱干渉を抑えることができます。その結果、ゾーンごとの温度を明確に分けることが可能となり、強い熱風を用いた加熱方式では難しい「大きな温度差設定」を実現できます。
一方、強い熱風を主体とした加熱方式では、隣接ゾーン間で熱が混ざりやすく、温度差を大きく設定することが困難です。そのため、温度プロファイルを細かく制御するには、ゾーン数を増やし、小刻みに温度設定を行う必要があります。
下記は、強い熱風と弱い熱風による、それぞれのリフロー炉内対流イメージです。強い熱風のリフロー炉内はゾーン間の温度干渉が大きく、高い温度に低い温度が誘引される傾向が強くなりますが、弱い熱風のリフロー炉内はゾーン間の温度干渉が小さいため、ゾーン毎に温度を管理することが可能になります。
この違いにより、装置設計にも大きな差が生まれます。
アントムでは、ゾーン間の温度差を確保できるため、必要以上にゾーン数を増やすことなく、コンパクトな装置設計が可能です。逆に、量産ラインでは高速搬送が求められるため、短時間で加熱を行う必要があり、強い熱風が不可欠となり、その結果、ゾーン数が増え、炉長が長くなることは合理的な選択といえます。
つまり、加熱方式の違いは優劣ではなく、工程や用途に応じた最適な選択の違いです。
弱熱風＋遠赤外線を併用したハイブリット加熱方式を実機でご確認いただけます。
アントムのすべてのリフロー炉・乾燥炉・硬化炉には熱風＋遠赤外線を併用したハイブリット加熱方式を採用していることは前述したとおりです。そのためデモルームに常設しているデモ機を使用して熱風＋遠赤外線を併用したハイブリット加熱方式をご確認いただくことができます。
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