はんだ付けプロセスおよびはんだ付け方法

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はんだ付けプロセスおよびはんだ付け方法

There are several factors to consider before soldering a printed circuit board. For starters, you must make sure that the board is flat. Secondly, you must clean the surfaces before soldering. Third, you must use the correct solder paste. Then, solder the components.

Printed circuit board soldering process

Soldering is a fundamental process used in the assembly of electrical circuitry boards. PCBs are made up of several small pieces connected by pins and pads. Soldering involves melting the components together at a high temperature. Soldering is a hazardous procedure and should be carried out only by an experienced person who knows the safety measures.

First, the components must be properly cleaned. They should be free of any oxide layer that may be present. The next step is to apply flux. This material helps to break down the oxide layers, which are necessary for soldering. After this step, the printed circuit board is placed on a melted solder. The board is held in place by metal clasps.

Next, it is important to select a good solder. Lead-free solder is more environmentally friendly, and it has a higher melting point. Lead-free solder is also much easier to work with. However, if the soldering process is improperly carried out, it can cause PCB defects that can be difficult to fix.

Soft soldering

Soldering is a common process used to connect electronic components to printed circuit boards. In wave soldering, solder is applied to the surface of a board before mounting the components. The solder consists of melted metal, which flows into drilled holes and component leads. The parts are then mounted using a manual soldering iron.

There are several types of soldering flux. Fluxes are essential to the soldering process, as they allow the molten metal to flow. They also remove oxides from the surface of the board, allowing the solder to flow smoothly and efficiently. There are three types of flux: inorganic, organic, and solid. Regardless of the type, the flux must be removed after soldering, which can be done by using a solvent or water-based remover.

Using a gas torch to heat the soldering iron is another option for completing this process. However, it is important to use safety precautions when using a gas torch.

Cleaning surfaces before soldering

Cleaning the surfaces before soldering on a PCB is critical for preventing corrosion. Flux used during soldering will not remove all the contaminants, so it is important to clean the board thoroughly before and after the soldering process. If the surface is not clean, the board may become brittle or short between the circuits.

In some cases, cleaning the surface of a PCB is not possible. In this case, a solvent wash is required. Using a solvent with a high flux carrying capacity will extend the life of your cleaning process. However, it is important to keep in mind that strong solvents are expensive and can be up to five times as expensive as cheap alcohol.

Cleaning surfaces before soldering on a PCB is crucial for a variety of reasons. First, it helps to avoid the presence of flux on the PCB, which can cause the solder joints to fail. Additionally, if the surface is wet or humid, salts can get onto the PCB, affecting the soldering process. The contamination will also affect the adhesion of the post-soldering protective layer. This is why, according to FS Technology, cleaning is an essential step in pcb assembly. Taking this step lightly can result in failure.

Solder paste printing

Solder paste printing on printed circuit boards involves applying solder to the board and mounting the components. The solder particles are made from different types of metals, including copper, lead, and tin. The composition of solder paste is also influenced by the type of flux used. Solder is a type of metal that has a low melting point, good conductivity, and fast crystallization rate. It is used extensively in electronic product mounting. Solder comes in different types, including soft and hard solder, as well as tin-lead solder.

There are several methods used to print solder paste on printed circuit boards. One of these methods involves the use of a stencil. The stencil is designed using Gerber files, and the image is then printed onto the stencil sheet. Stencil sheets can be made of stainless steel, polyimide, or Mylar.

To ensure high-quality solder paste printing, it is important to select the appropriate paste and stencil. The paste should be of the appropriate particle size and width for the stencil. The paste type also has a significant impact on the circuit board’s quality. Once the paste is selected, it should be applied to the board within a few hours.

PCBステンシルの使い方

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PCBステンシルの使い方

ステンシルを始める前に、あなたのプロジェクトに適したPCBステンシルを選択する必要があります。ステンシルの厚みがPCBと同じであることを確認してください（通常1.64mm）。また、ステンシル上のパッドが互いに一直線上にあることも確認してください。

ソルダーペースト蒸着ツール

ソルダーペーストデポジションツールを使用する場合、はんだ付けしようとしている部品のタイプに合わせて設計されたステンシルを使用することが重要です。これらのステンシルは一般的に紙、マイラー、またはポリイミドで作られています。ステンシルの厚さによって、はんだペーストの塗布量が決まります。一般的に、0603コンデンサや抵抗器などの小さな部品には薄いステンシルが使用され、1206抵抗器や0.05″抵抗器などの大きな部品には厚いステンシルが使用されます。頑丈なステンシルには、ステンレススチールかステンレススチール製のステンシルを使用するのがベストです。また、PCB上のパッドのサイズより少なくとも10%小さい開口部を持つステンシルを使用するのがベストです。

はんだペーストの粒径は、はんだペースト印刷の品質に重要な役割を果たします。理想的なソルダーペーストは球状で、表面の酸化を抑え、良好な接合部を形成します。しかし、粒子の形状が不規則な場合、ステンシルに詰まり、印刷不良の原因となります。ソルダーペーストは高価であるため、その使用を最小限に抑える必要性は軽視できません。

ステンレスとニッケルの比較

PCBステンシルを使用する場合、ステンシルの材料を慎重に選択する必要があります。PCBステンシルに使用される最も一般的な材質はステンレスかニッケルです。どちらの素材もソルダーペーストの印刷には適していますが、それぞれに長所と短所があります。重要な考慮点のひとつは、ステンシルの厚さです。小さいサイズの部品にステンシルを使用する場合は、0.125mmの厚さで十分です。より大きな部品の場合は、0.005インチの厚さのステンシルを検討する必要があります。

PCBステンシルは、PCBを製造するプロセスの重要な部分です。PCBステンシルには多くの種類があります。その中には、電解研磨、電鋳、ニッケルメッキ、ステップステンシルなどがあります。また、エッチングステンシルやSMTステンシルもあります。

ステップダウンステンシルとステップアップステンシル

ステップ・ステンシルは、プリント基板を作るために使用されるソルダーペーストの量を制御する金属シートで構成されています。このようなステンシルは、多数の小さな部品を使用した回路を作成するためによく使用されます。このタイプのステンシルにより、回路設計者は部品を密着させながらソルダーペーストの厚さをコントロールすることができます。また、ステップステンシルは、より速いターンアラウンドタイムを可能にします。

ステップステンシルはレーザーカットされた開口部を持つステンレス製です。ステンシルの厚さは、PCB上に堆積するソルダーペーストの量に直接影響します。厚さはPCB上の部品のサイズに依存します。ステップステンシルは、複数の厚みを持つPCBの印刷に最適です。一次厚みからスタートし、ソルダーペーストの量をコントロールするために特定の領域でステップアップまたはステップダウンします。

ソルダーペーストのステンシルへの影響

PCBステンシルへのソルダーペーストの影響は問題になることがあります。ステンシルにソルダーペーストが流れるのに十分な大きさの開口部がない場合に問題が発生することがあります。その結果、PCB上にボイドが発生し、はんだが冷えてしまうことがあります。しかし、ステンシルはこれらの問題を最小限にするために大きな開口部を持つように設計することができます。

この研究では、製造環境に近い環境でソルダーペースト蒸着を行った。1回30分のセッションで80回の印刷サイクルを実施し、プリント基板5枚ごとに拭き取りサイクルを行った。さらに、バージン・テスト基板を印刷し、SPIの高さと体積を測定した。試験時間は8時間であった。ステンシル下の溶剤の影響を最小にするため、試験中ソルダーペーストの補充は行わなかった。

ステンシル除去用の適切な接着剤

プリント基板のステンシルは、はんだ付け後に取り除く必要があります。この作業には、正しいソルダーペーストを使うことが不可欠です。選ぶペーストは融点が高く、PCB上に残しても安全なものでなければなりません。鉛フリーのペーストを使う場合は、RoHSとREACHの規制に適合していなければなりません。ケスターでは、ステンシルに塗りやすい瓶入りのソルダーペーストを販売しています。鉛フリーの2種類があります。

ソルダーペーストはチキソトロピー材料であり、適切に流れるためにはエネルギーが必要である。このエネルギーは通常、プリントヘッドの動きによって供給され、ペーストを固形ブロックから流体へと変化させます。ソルダーペーストを塗布するときは、「5ボールルール」を覚えておいてください。

フレックスPCBの製造工程における考慮点

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フレックスPCBの製造工程における考慮点

フレックスPCBを設計する場合、多くの要素を考慮する必要があります。PCBに使用するはんだペーストだけでなく、各層の柔軟性も考慮する必要があります。これは層間剥離を防ぐために重要です。層が剥離すると、回路にダメージを与え、PCBの故障の原因となります。希望する柔軟性に適したはんだペースト材料を選択することで、層間剥離を防ぐことができます。また、層間剥離を減らすための機能を設計に導入することもできます。

フレックスPCBの設計

フレックスPCBを設計する場合、特定のガイドラインに従うことが重要です。特に、フレックスPCB設計では、電気部品と機械部品の間で一貫性を持たせる必要があります。これらの要素はどちらも回路の使いやすさと耐久性に大きな影響を与えます。さらに、フレックスPCBはIPC 6013-Cの曲げ試験要件を満たす必要があります。このため、回路レイアウトは曲げに対応できるように設計する必要があります。

さらに、フレックスPCBは筐体内部に実装できなければならない。そのため、連続的な屈曲や固定された屈曲形状が必要になる場合があります。さらに、フレックスPCBはリジッドPCBよりも大きな環状リングを必要とします。これは、PCBの設計がトラックの広い幅を考慮しなければならないことを意味します。これらの設計上の制約は、PCBのコストと製造時間に影響します。幸いなことに、フレックスPCBの設計を慎重に行えば、このような余分な出費を避けることができます。

フレックスPCBは、さまざまな製造プロセスに対応できるように設計することができます。これらのプロセスにより、設計者は製品に最適なレイアウトを決定しやすくなります。このタイプのPCBは、一般的に可動部のある製品に使用されます。そのため、どのように使用するかを決定することが重要です。

フレックス基板メーカーの選択

フレックスPCBメーカーを選ぶ際には、ISO、UL、IPCなどの規格や認証を遵守しているところを選ぶようにしてください。事前に承認されたフレックスPCBは、スムーズなプロセスと作業品質を保証します。また、PCM（プリント基板製造業者）アライアンスに加盟している企業を探すと、高品質のフレックスPCBを受け取ることができます。さらに、カスタム形状やサイズを提供するメーカーを選ぶこともできます。

フレキシブルプリント基板は、ポリイミドフィルム、フルオロカーボンフィルム、アラミドフィルムなどのさまざまなプラスチック層から作られている。層には誘電体と導電箔が含まれている。フレキシブルプリント基板の層数やその他の仕様は、コストに直接影響します。したがって、高品質のフレキシブルPCBをリーズナブルな価格で提供しているメーカーを選ぶことが重要です。

フレックスPCBメーカーを選ぶ際のもう一つの考慮点は、銅箔の厚さと種類です。銅箔の厚さは基板全体のコストに最も大きな影響を与えます。銅箔が厚いほど耐久性が高く、見栄えの良い基板になりますが、コストも高くなります。プリント基板の標準的な厚さは0.05mmから0.10mmです。より薄い基板は安価ですが、壊れやすく寿命が短くなります。

インサーキット解析

フレックスPCBを製造する場合、使用される材料は通常FR4またはRogers 4003材料である。この材料の選択は、部品配置、製造速度、はんだマスキング要件に基づいています。通常、PCB のビルドアップ・プロセスでは、基材上に複数の銅層を形成します。これらの層は、トレースやはんだパッドを作成するために、ステンシルやエッチングでパターン化されます。その後、フォトレジストを塗布したパネルに回路アートワークパターンを重ねます。これらの画像は、コリメートされた紫外線を通して製造パネルに転写されます。

フレックスPCBの製造工程では、リジッドPCBとは異なるハンドリング技術が必要となる。リジッドPCBは剛性が高いのに対して、フレキシブルPCBははるかに薄いため、特別なハンドリング装置が必要になります。このような薄い材料を適切に取り扱うことは、高い部品歩留まり率を達成するために不可欠です。さらに、不適切な取り扱いは、折り目やよじれを引き起こし、完成した回路の信頼性問題につながる可能性があります。

フレックスPCBの柔軟性は、スティフナーを含めることで改善できます。この材料は通常銅の薄い層で、カバーレイが硬化した後にフレックスPCBを安定させます。また、紫外線や経年劣化に対する保護効果もあります。

カバーレイの入手

次のプロジェクトでフレックスPCBを使用することを計画している場合、さまざまなタイプのカバーレイマテリアルを理解することが重要です。あるタイプはカバーフィルムと呼ばれ、外部回路を封止するように設計されています。これは、従来のPCBのソルダーレジストと同じ機能を果たします。カバーフィルムは通常、接着剤でラミネートされたポリイミドの薄い層で構成されています。特定の設計要件を満たすために、さまざまな厚さがあります。カバーレイ材料は、圧力と熱の下でフレックスPCBにラミネートされます。

カバーレイの素材はポリイミド製で、摩耗や浮き上がりからトレースを保護する。色は通常黒。厚さはメーカーによって異なる。カバーレイは1ミルの薄さから3ミルの厚さまであります。フレックスPCBアプリケーションに使用されるカバーレイの最も一般的な厚さは1ミルです。

カバーレイ材を選ぶ際には、フレックスPCBの設計要件に対応するものを選ぶ必要がある。カバーレイを貼る基本的な手順を以下に示す。フレックスPCBを保護するために使用する剥離フィルムは、フレックス回路をカバーするのに十分な厚みがあることを確認してください。また、適切なカバーレイ材質を選択する際には、「C」のマーキングラインとパッドも考慮する必要があります。

優れたプリント基板製造メーカーを見極める16のポイント

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優れたプリント基板製造メーカーを見極める16のポイント

PCB製造メーカーを選ぶ際には、いくつかの重要な特徴を探すことが重要です。これらの特徴には、経験、品質パートナーとの良好なコミュニケーション、ずれの少なさなどが含まれます。さらに、製造業者は、より高い技術設計を製造するための適切な設備とPCB能力を持っている必要があります。

経験

PCB製造メーカーは、さまざまな用途の回路基板を作成する経験を持っています。彼らは複雑な回路基板を設計し、それらを組み立て、テストする能力を持っています。プロセスは通常反復的であり、開発時間内に可能な限り最高の設計を作成することを目指しています。PCB製造メーカーを雇う際に考慮すべき重要な点がいくつかあります。

PCB製造メーカーを選択する際に考慮すべき最も重要な要素は、経験です。長い歴史を持つECMは、最高品質の回路基板を提供するためのリソースと経験を持っています。優れたPCB製造メーカーは、サプライチェーン・ロジスティクスを含む包括的なソリューションを提供し、さまざまな業界のエレクトロニクス・ニーズを満たします。これは、大規模な設備投資にコミットすることが難しい中小規模のエレクトロニクス企業にとって特に重要です。

品質パートナーとのコミュニケーション

PCB製造メーカーを選ぶ際には、プロジェクトを通してコミュニケーションを取ることが重要です。あなたが期待する品質のレベルを提供できるかどうかを知る必要があります。また、彼らがあなたの仕様を満たすために必要な設備や材料を持っているかどうかを知る必要があります。さらに、PCB製造における実績も考慮する必要があります。

PCB製造は製品に不可欠な部分であり、すべてのメーカーがお客様の要求を満たせるわけではありません。適切なパートナーを見つけるには、製造施設、専門知識、設備、試験および認証基準を考慮する必要があります。PCB製造会社は、お客様の特定のニーズを満たし、納期通りに納品できる必要があります。

低いミスアライメント

プリント基板製造メーカーを選ぶ際には、ミスアライメントが少ないメーカーを選ぶことが重要です。ミスアライメントは、短絡や開回路を含む複数の問題を引き起こす可能性があります。また、信号線が交差することもあります。アライメント不良のPCBは、部品や基板を損傷する可能性があります。

製造のための設計

PCBを設計する際には、いくつかの要素を考慮することが重要です。例えば、回路基板が正しく機能するためには、適切な放熱が重要です。多くの部品は熱を発生しますが、過熱を避けるためには熱を逃がす必要があります。また、ある程度の熱に耐えられる部品を選ぶことも重要です。さらに、入手しやすい部品を使うことも重要だ。希少な部品や入手困難な部品を使用すると、コストとリードタイムが増大する可能性がある。部品の配置は、PCB設計プロセスにおけるもう一つの重要な要素です。

PCB製造のための設計を行う場合、製造プロセスがどのように行われるかを理解することが重要です。PCB製造工程の中には、銅箔印刷を含むものもあります。まず、銅をグラスファイバーやエポキシ樹脂の基板にあらかじめ接着します。その後、デザインを明らかにするために削られます。

回路図エラー

PCB設計のプロセスは複雑です。PCB設計には、多くの微調整とエラーチェックが必要です。PCB設計の過程で、設計者は設計基準を見直し、設計が最終的な設計に沿ったものであることを確認しなければなりません。10年前まではこのプロセスはもっと簡単でしたが、今日のPCB設計ははるかに複雑になっています。ピン数が多く、回路が複雑で、オンボードとオフボードのコネクタが大きくなっています。

回路図のエラーを避けるための最初のステップは、回路図に意味のあるネット名を含めることです。これにより、PCB設計者がエラーレポートを確認する際に、特定のネットを見つけやすくなります。もう一つの重要なステップは、回路図がデカールと同じピン指定であることを確認することです。デバイスのピン指定が正しくない場合、不良PCBになる可能性があります。

コスト

PCB製造のコストは多くの要因に左右されます。その中には、基板の数量、金型費用、ステンシル作成などがあります。その他のコストは変動費で、基板ごとに計算されます。基板の枚数を増やせば、製作期間中の基板1枚あたりのコストは下がります。

回路基板の層数もコストに影響する。少量生産の場合、このコストは大量生産よりも低くなります。同様に、大量生産では、生産量が多いほどPCB製造の全体的なコストを削減できます。