ソルダーペーストの説明を明確に理解する

はんだの配合と選択が容易に

5,000年前、古代メソポタミア人は金属表面をろうで接合しようと試みた。紀元前3000年までには、シュメールの剣は手作業によるはんだ付けによって組み立てられていた¹。 残念ながら、今日のはんだユーザーの多くにとって、はんだ処方の中身を理解することは、古代シュメール語でのコミュニケーションと同じかもしれません。ノードソンEFDは、はんだ配合の複雑な構造に対抗するため、はんだペーストを記述するための明確なルールセットを作成しました。これにより、ノードソン独自の配合を簡単に区別できるようになりました。ユーザーにとって、この配合説明は、各製品に含まれるフラックスの配合、塗布方法、合金、金属含有量、パッケージタイプ、数量、ピストンカラーを知るための論理的で明確な手段となり、有益です。

数年前、Nordson EFDは、それぞれのユニークな配合を他の配合と簡単に区別できるように、この新しい配合説明を作成しました。下の画像は、はんだの名称がどのように編集され、はんだの名称の各要素が何を意味するのかを理解する方法を示しています。

はんだの選択

Nordson EFDによるはんだの選択方法は、3つのステップに集約することができます：

• 合金の選択
• フラックスの選択
• 特別な特徴を選択する

この方法を使えば、ニーズに合ったはんだを簡単かつ正確に特定することができます。当然ながら、ここでは取り上げていない合金やフラックスの性能の詳細もあり、それが選択プロセスにおいて非常に重要になる場合があります。このような場合は、Nordson EFDはんだの販売スペシャリストにご相談いただき、最適なはんだペーストの選定をサポートさせていただくことをお勧めします。特殊な性能要件があるため、はんだの選定にサポートが必要な場合、 Nordson EFDまでお問い合わせください。

ステップ1：合金の選択

はんだ付けプロセスで望ましい結果を得るためには、適切なはんだ合金を選択することが不可欠です。合金には有鉛と無鉛があります。また、はんだの種類によって固体温度と液体温度が異なります。最後に、はんだの配合は、アプリケーションの機能に必要な電力を満たすように開発されています。

ステップ1は、この3つの質問に答えることだ：

• その合金は鉛フリーである必要がありますか？
• リフロー温度の要件や制限はありますか？
• あなたのアプリケーションの最小の機能には、どのようなタイプやサイズの電力が必要ですか？

鉛入り vs 鉛フリー

今日のアプリケーションでは通常、有鉛または鉛フリーのはんだ合金の使用が要求されます。鉛フリーはんだ合金を必要とする場合、一般的なシナリオは、製品が有害物質使用制限（RoHS）指令に含まれていることによるものです。

お客様のアプリケーションで有鉛はんだが必要とされる多くの場合、そのアプリケーション自体がRoHS規制に適合しないためです。なぜなら、リフロー温度の要件は、RoHS規制で免除されている高鉛はんだ合金でしか満たすことができないからです。

溶融温度

それぞれのはんだ合金には、固体から液体に変化する温度範囲があります。これをさらに定義すると、固体状態から液体状態への相変化は固相線に達したときに始まり、液相線に達したときに終わります。固相線温度以下では、合金は100％固体状態である。固相と液相の間には、塑性域と呼ばれる領域があります。塑性域では、合金の一部は固体ですが、はんだの大部分は液体です。また、固相と液相が等しい合金は共晶と呼ばれます。

濡れ工程では、はんだの金属がPCBや部品の金属と融合します。はんだは流動的になり、部品や基板に沿って流れ、プロセスで必要とされるはんだ接合部を形成します。

濡れは固相線温度から始まりますが、最良の濡れは液相線温度より15℃以上高いピーク温度で起こります。はんだ接合部が後の工程（場合によっては2回目のリフロー工程）で物理的完全性を保持する必要がある場合、後の工程のピーク温度は合金の固相線温度以下である必要があります。

粒子径

合金を選択する最終段階は、適切な粒度分布を選択することです。粒子サイズは、典型的な印刷およびディスペンス要件とのクロスリファレンスを使用して示されています。ガルウィング、スクエア/サークル、ディスペンス・ドット・サイズに記載されている寸法は、そのサイズのパウダーに推奨される最小のフィーチャーを表しています。フィーチャーがこれより小さい場合、お客様のアプリケーションは次の小さいパウダーサイズを必要とします。メーカーが大きすぎるパウダーサイズを選択した場合、一般的に印刷やディスペンスに問題が生じ、品質が損なわれます。小さいサイズのパウダーを使用すると、価格は高くなりますが、必要な場合には、最高のはんだ付け結果を得ることができます。

ステップ2：フラックスの選択

フラックスには一般的に5つのカテゴリーがある。それぞれ、活性レベル、残渣の質、はんだ付け工程後に残渣を除去するために必要な洗浄方法が異なります。

以下の説明では、それぞれのフラックス・セレクションがどのようなものか、何をするものなのか、そしてそれぞれのフラックス・フォーミュラから残留物を除去する方法についての洞察を提供する。

フラックスの選択

Rosin (R)

Rフラックスはロジンと溶剤から構成されています。ロジンフラックスは非常に活性が低く、はんだ付けしやすい表面のみに適しています。IPC分類はROL0です。Rの残渣は硬く、非腐食性、非導電性であり、そのまま放置してもよい。残渣は適切な溶剤で除去できます。

マイルド活性化ロジン（RMA）

RMAフラックスはロジン、溶剤、少量の活性剤で構成されている。ほとんどのRMAフラックスは活性がかなり低く、はんだ付けしやすい表面に最適です。IPC分類は通常ROL0、ROL1、ROM0、ROM1です。RMAフラックスの残渣は透明で柔らかい。多くは非腐食性で非導電性です。多くのRMAフラックスは、無洗浄（NC）フラックスとしてSIR試験に合格しています。残渣は適切な溶剤で除去できます。

ロジン活性化（RA）

RAフラックスは、ロジン、溶剤、積極的活性剤で構成されている。RAフラックスは、中程度および高度に酸化された表面に対して、RMAと同等またはそれ以上の活性を示す。IPC分類は、通常ROM0、ROM1、ROH0、またはROH1である。そうでないことを証明する試験がない場合、RAフラックスの残留物は腐食性があると想定される。腐食や残留物による電気伝導の可能性に敏感なアセンブリは、組み立て後できるだけ早く洗浄する必要があります。残留物は適切な溶剤で除去することができる。

ノー・クリーン（NC）

NCフラックスは、ロジン、溶剤、少量の活性剤からなる。NCフラックスの活性は通常低～中程度で、はんだ付けしやすい表面に適している。IPC分類は、通常ROL0またはROL1である。NC残渣は透明で硬く、非腐食性、非導電性であり、多くの種類のアセンブリに残せるように設計されている。残留物は適切な溶剤で除去できる。すべてではないが、NCフラックスはRMAフラックスより除去が難しいものもある。

水溶性（WS）

WSフラックスは活性剤、チキソトロープ、溶剤から構成されています。WSフラックスには、活性のないものから、ステンレス鋼のような最も困難な表面へのはんだ付けのための非常に高い活性のものまで、幅広い活性レベルがあります。IPC分類は通常、有機のORから始まります。活性レベルはL、M、Hで、ハロゲン化物の含有量は0または1です。定義上、残渣は水で除去できます。

上記で説明したように、各フラックスには様々な活性レベル、残渣の品質、はんだ付け工程からの片付けに必要な洗浄方法があります。利用可能なフラックスの特性をよく理解した上で、配合が必要とする特殊な特性を検討する準備が整いました。

ステップ3：特別な特徴を選択する

難易度の高いはんだ付け用途には、しばしば特殊な特性が含まれます。残渣の制限、ギャップフィリング、垂直面、ラピッドリフロー、ピン転写、ディッピング、低ボイド、UVトレーサブルフラックスなどです。

QQ-S-571EとJ-STD-004の分類が同じであるにもかかわらず、2つのフラックスの性能は大きく異なります。特殊な特性を持つはんだは、そのような特性を持たない配合では解決できないはんだの課題を解決することがよくあります。

ソルダーペーストの配合が簡単に

ソルダーペーストを賢く選択することは、高品質の製品を製造するために不可欠です。この配合説明は、各製品に含まれるフラックスの配合、塗布方法、合金、金属含有量、パッケージタイプ、数量、ピストンカラーを知るための論理的で明確な手段を提供することで、お客様に利益をもたらします。

詳しくはこちらをご覧ください：

はんだ選択ガイド

はんだ、フラックス、TIM カテゴリページ

¹Brady, George; et al. (1996). 材料ハンドブック. McGraw Hill. pp. 768–70. ISBN978-0-07-007084-4.