DCマウス研修[20] リフロー(3)


こんにちは、nomuraです。
前回の続きでリフロー編、最終回です。

前回は、はんだペーストを塗って部品を並べました。今回、リフロー装置に入れてようやく表面実装部品のはんだ付け完了です。上手に仕上がるでしょうか?

さて、リフロー装置の役割ですがはんだペーストで表面実装部品をはんだ付けする際に、温度と時間経過ではんだペーストにどのような変化が起こるかを示すリフロープロファイルという情報があります。今回はこちらで公開されているリフロープロファイルを参考にさせて頂きました。
プロファイルの内容をざっくり説明すると、

  1. まずは弱火で基板全体を温めます
    全体が温まっていないと、例えばGNDピンのはんだが溶けにくくて失敗したりします。
  2. よく温まったら、さらに温度を上げてはんだペーストを柔らかくします
    ペーストに乗っていた部品がズブズブと沈み始めます。
  3. 最後に、一気に強火で仕上げます
    はんだが溶けて液状になり、部品が濡れたようになれば出来上がりです。
    リフロー装置から優しく取り出します。

といった流れが書かれています。何やら料理みたいですね?
このような作業を行うための温度制御時間管理を行ってくれる機械のことをリフロー装置と呼びます。
例えば、社内にあるリフロー装置はこのようなものです。

リフロー装置(偽)

温度と時間を自動調整してくれる機能があり、終了後に冷却するファンも備えています。
…が、社内では評価が低く、今回はこちらは使用しません
(気になる方は型番で検索してみて下さい)

今回使用する、社内の試作では定番アイテムとして使われているリフロー装置がこちら!

リフロー装置(真)

どのご家庭にもあるホットプレート(YAMAZEN HG-1200)です!
ホットプレートリフローというジャンルがあるのは知っていましたが、まさかここで出会うとは…!(感心)ちなみに、このメーカー製のホットプレートが温度の上がり方など一番良かったと先輩は言っていました(ほんまかいな)。
なお、これはリフロー装置なので料理にはもちろん使用しません。健康に害があるので決して料理用と兼用してはいけません!

というわけでリフローしましょう。まずは前回部品を乗せた基板をゆっくりとホットプレートの上に置きます。リフロープロファイルに従うため、プレートが冷えた状態から始めます。

YAMAZENにやさしく置く

この時に失敗すると部品が飛び散る悲惨な光景に心が折れるので慎重に置きます。
はんだが溶けると身体に悪い蒸気が出るので蓋をします。はんだの溶け具合を見る必要があるので、ライトを当てて明るくしましょう。また取り出す時に身体に悪い蒸気が立ち昇るので、マスクと換気をしっかり行って下さい。

蓋をしてライトで明るくしましょう

写真を撮る余裕が無いので要点を箇条書きしておきます。

  • ストップウォッチで経過時間を見ながらリフロー開始!
  • まずは開始から90秒ほど保温で温めます
    ※保温でプレートを予熱してから基板を入れた方がいい説など、諸説あるようです
  • 開始から90秒経過後に160度まで上げます
  • 開始から180秒経過後に200度まで上げます
  • 開始から210秒経過後に230度(Max)まで上げます
  • はんだの表面を観察して均一に溶けるのを待つ
    ※GNDが大きいパッドなどが溶けにくいです
  • 全体が溶けたら蓋を外して優しく取り出します
    ※はんだがドロドロに溶けているので、部品がズレないよう注意します

上記で今回は大体うまくいきましたが、ホットプレート毎に特性が違うと思います。実践する場合は自分の環境に適した数値や流れを探して下さい。
ちなみに温度設定ダイアルはこんな感じです。わかりやすい!

YAMAZENダイアル

というわけで、リフロー処理を行った基板がこちらになります。実は取り出す際に一か所ひっかけてしまい…

上手に焼けました

コンデンサが外れてしまいました。運よく難しくない場所で部品もそのまま残っていたので、はんだごてを当てて修正出来ました。

失敗箇所

実はリフローが終わってから聞かされたのですが、加熱した際にシルクが変色したりするので焼きすぎ無いようにした方が良いとか。先に言ってよ!?
というところでしたが、比べた感じそこまで問題無さそうで一安心です。

シルク比較
(右がほんのり焼けカエル…)

なんとか初めてのリフローが成功したところで今回はここまで。
次回は手はんだ部品を付けて、電源を入れてみます。


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