無洗浄の考え方
⑴ノークリーニングとは【3】
無洗浄とは、電子アセンブリの製造、不活性ガス環境での溶接における低固形分、非腐食性のフラックスの使用を指します。溶接後の回路基板上の残留物は非常に少なく、非腐食性であり、非常に優れています。高い表面絶縁抵抗（SIR）。通常の状況では、イオン清浄度基準を満たすために洗浄は必要ありません (米国軍事規格 MIL-P-228809 イオン汚染レベルは次のように分類されます: レベル 1 ≤ 1.5ugNaCl/cm2 汚染なし、レベル 2 ≤ 1.5~5.0ugNACl/cm2高品質; レベル 3 ≤ 5.0~10.0ugNaCl/cm2 は要件を満たします; レベル 4 > 10.0ugNaCl/cm2 はクリーンではありません)、次のプロセスに直接入ることができます。 「クリーンフリー」と「ノークリーニング」は全く異なる概念であることを指摘しなければなりません。いわゆる「洗浄なし」とは、電子アセンブリの製造における従来のロジンフラックス (RMA) または有機酸フラックスの使用を指します。溶接後の基板表面には一定の残留物がありますが、一部の製品の品質要件は洗浄なしでも満たされます。たとえば、家庭用電子製品、業務用オーディオビジュアル機器、低価格オフィス機器、その他の製品は通常、製造中に「洗浄なし」ですが、決して「クリーンフリー」ではありません。
⑵ 洗浄不要のメリット
① 経済効果の向上：無洗浄化後の最も直接的なメリットは、洗浄作業が不要となり、洗浄の労力、設備、現場、材料（水、溶剤）、エネルギー消費量が大幅に節約できることです。同時に工程フローの短縮により作業時間の短縮と生産効率の向上を実現します。
② 製品品質の向上：無洗浄技術の導入により、フラックスの腐食性能（ハロゲン化物は不可）、部品やプリント基板のはんだ付け性など、材料の品質管理を厳しく管理する必要があります。 ;組み立てプロセスでは、フラックスのスプレー、不活性ガス保護下での溶接など、いくつかの高度なプロセス手段を採用する必要があります。無洗浄プロセスの導入により、溶接コンポーネントへの洗浄ストレスによる損傷を回避できます。クリーンは製品の品質を向上させるのに非常に有益です。
③環境保護に有益：ノークリーン技術の採用により、ODS物質の使用を中止することができ、揮発性有機化合物（VOC）の使用量が大幅に削減され、オゾン層保護にプラスの効果があります。
材料要件
⑴ 無洗浄フラックス
溶接後の基板表面を洗浄せずに規定の品質レベルにするには、フラックスの選択が重要です。通常、無洗浄フラックスには次の要件が課されます。
①低固形分：2%未満
従来のフラックスには、高固形分 (20 ～ 40%)、中固形分 (10 ～ 15%)、および低固形分 (5 ～ 10%) があります。これらのフラックスを使用して溶接した後、PCB 基板の表面には多かれ少なかれ残留物が残りますが、無洗浄フラックスの固形分含有量は 2% 未満である必要があり、ロジンを含むことはできないため、基板上には基本的に残留物はありません。溶接後の表面。
② 非腐食性：ハロゲンフリー、表面絶縁抵抗＞1.0×1011Ω
従来のはんだ付け用フラックスは固形分が多く、溶接後に有害な物質を「包み込み」、空気との接触を遮断し、絶縁保護層を形成する可能性があります。ただし、固形分が極めて低いため、無洗浄はんだ用フラックスでは絶縁保護層を形成できません。有害な成分が基板表面に微量でも残留すると、腐食や漏洩などの重大な悪影響を及ぼします。したがって、無洗浄はんだ用フラックスにはハロゲン成分を含めることはできません。
はんだ付けフラックスの腐食性をテストするには、通常、次の方法が使用されます。
ａ．銅ミラー腐食試験：はんだ付け用フラックス（はんだペースト）の短期的な腐食性を試験します。
b.銀クロメート試験紙試験：はんだ付け用フラックス中のハロゲン化物の含有量を試験します。
c.表面絶縁抵抗試験：はんだ付け後のプリント基板の表面絶縁抵抗を試験し、はんだ付けフラックス（はんだペースト）の長期電気的性能の信頼性を判断します。
d.腐食テスト: はんだ付け後の PCB 表面の残留物の腐食性をテストします。
e.溶接後の PCB 表面の導体間隔の減少の程度をテストします。
③はんだ付け性：膨張率≧80％
はんだ付け性と腐食性は相反する指標です。フラックスが酸化物を除去する一定の能力を持ち、予熱および溶接プロセス全体を通じてある程度の活性を維持するには、フラックスにある程度の酸が含まれている必要があります。無洗浄フラックスで最も一般的に使用されるのは非水溶性の酢酸系で、その配合にはアミン、アンモニア、合成樹脂も含まれる場合があります。配合が異なると、その活性と信頼性に影響します。企業によって要件や内部管理指標は異なりますが、高い溶接品質と非腐食性の使用の要件を満たす必要があります。
フラックスの活性は通常、pH 値によって測定されます。無洗浄フラックスの pH 値は、製品が指定する技術条件内に制御する必要があります (各メーカーの pH 値は若干異なります)。
④環境保護要件を満たします：非毒性、強い刺激臭がなく、基本的に環境への汚染がなく、安全に操作できます。
⑵洗浄されていないプリント基板およびコンポーネント
無洗浄溶接プロセスの実装では、回路基板とコンポーネントのはんだ付け性と清浄度が、管理する必要がある重要な側面です。はんだ付け性を保証するために、サプライヤーがはんだ付け性を保証する必要がある場合、メーカーは一定の温度で乾燥した環境で保管し、有効保管時間内での使用を厳密に管理する必要があります。清潔さを確保するには、製造プロセス中に環境と動作仕様を厳密に管理し、手の跡、汗の跡、グリース、ほこりなどの人為的汚染を避ける必要があります。
クリーンではない溶接プロセス
無洗浄フラックスの採用後、溶接プロセスは変更されませんが、実装方法と関連プロセスパラメータは無洗浄技術の特定の要件に適応する必要があります。主な内容は以下の通りです。
⑴フラックスコーティング
良好な無洗浄効果を得るには、フラックス塗布工程においてフラックスの固形分濃度と塗布量の2つのパラメータを厳密に管理する必要があります。
フラックスの塗布方法には通常、発泡法、波頭法、スプレー法の3種類があります。無洗浄プロセスにおいては、発泡法や波頭法は多くの理由から適さない。まず、発泡法および波頭法のフラックスを開放容器に入れる。無洗浄フラックスは溶剤含有量が非常に高いため、特に揮発しやすく固形分が増加します。そのため、比重法ではフラックスの組成を製造過程で一定に制御することが難しく、溶剤の揮発量も多く、公害や廃棄物の原因となる。第二に、無洗浄フラックスの固形分含有量は極めて低いため、発泡しにくい。第三に、塗布時にフラックスの塗布量を制御できず、塗布が不均一になり、基板の端に過剰なフラックスが残ることがよくあります。したがって、これら 2 つの方法では理想的なノークリーン効果を達成することはできません。
スプレー法は最新のフラックス塗布法であり、無洗浄フラックスの塗布に最適です。フラックスは密閉された加圧容器内に入れられているため、ノズルからミスト状のフラックスが噴射され、プリント基板の表面に塗布されます。噴霧器の噴霧量、霧化度、噴霧幅を調整できるため、フラックス塗布量を正確にコントロールできます。塗布されるフラックスは薄いミスト層であるため、基板表面のフラックスは非常に均一であり、溶接後の基板表面は無洗浄要件を確実に満たすことができます。また、フラックスは容器内に完全に封入されているため、溶剤の揮発や大気中の水分の吸収を考慮する必要がありません。これによりフラックスの比重（有効成分）を一定に保つことができ、使い切る前にフラックスを交換する必要がありません。発泡法や波頭法と比べてフラックス量を60％以上削減できます。したがって、スプレーコーティング法は、無洗浄プロセスにおける好ましいコーティングプロセスです。
スプレー塗装の場合は、フラックスに可燃性の溶剤が多く含まれているため、スプレー時に発生する溶剤蒸気により爆発の危険性があり、十分な排気設備と必要な消火設備が必要となりますのでご注意ください。
⑵ 予熱
フラックス塗布後、溶接部は予熱工程に入り、予熱によりフラックス中の溶剤部分が揮発し、フラックスの活性が高まります。無洗浄フラックス使用後の予熱温度はどの範囲が最適ですか？
無洗浄フラックスを使用した後も、従来の予熱温度 (90±10℃) を制御に使用すると、悪影響が生じる可能性があることが実践で証明されています。その主な理由は、ノークリーンフラックスは固形分濃度が低くハロゲンフリーのフラックスであり、一般に活性が弱く、その活性剤が低温では金属酸化物を除去しにくいためです。予熱温度が上昇するとフラックスは徐々に活性化し始め、温度が100℃に達すると活性物質が放出され、金属酸化物と急速に反応します。さらに、無洗浄フラックスの溶剤含有量は非常に高くなります (約 97%)。予熱温度が不十分な場合、溶剤を十分に揮発させることができません。溶接物が錫バスに入ると、溶剤が急速に揮発するため、溶けたはんだが飛び散ってはんだボールが形成されたり、溶接点の実際の温度が低下したりして、はんだ接合が不良になります。したがって、無洗浄プロセスにおける予熱温度の制御も重要な関係となります。通常、従来の要件の上限（100℃）以上（サプライヤーの指導温度曲線による）に制御する必要があり、溶媒が完全に蒸発するために十分な予熱時間が必要です。
⑶ 溶接
フラックスの固形分含有量や腐食性については厳しい制限があるため、はんだ付け性能には必然的に限界があります。良好な溶接品質を得るには、溶接装置に不活性ガス保護機能を備えた新たな要件を設ける必要があります。上記の対策に加えて、無洗浄プロセスでは、主に溶接温度、溶接時間、PCB 錫めっき深さ、PCB 透過角度など、溶接プロセスのさまざまなプロセスパラメータをより厳密に制御する必要があります。満足のいく無洗浄溶接結果を得るには、さまざまな種類の無洗浄フラックスの使用に応じて、ウェーブはんだ付け装置のさまざまなプロセスパラメータを調整する必要があります。
