なぜ、鉛フリー基板の硬化に赤外線を利用するのか？
正直に言って、昔からある対流式オーブンというのは、もはや時代遅れです。現在の鉛フリーで環境に優しい基準を満たすためには、巨大な熱風室に頼るだけでは不十分です。
そのため、私たちは赤外線を使った硬化方式に切り替えました。対流式オーブンのように部屋全体やオーブンの内壁、空気全体を加熱するのではなく、赤外線は直接基板に作用します。これにより、エネルギーの無駄がなくなります。
秘密は、熱がどのように伝わるかにあります。
対流式オーブンを考えてみてください。それは遅く、空気が動くのを待つ必要があるため、全ての部分が所定の温度になるまでに時間がかかります。しかし赤外線は違います。電磁波を利用しているため、硬化層自体に直接作用します。その結果、はんだペーストや接着剤がほぼ瞬時に加熱されます。これにより、部品が不要なほど長時間高温にさらされることがなく、プロセスが効率的に進みます。
鉛フリー材料の課題
問題は、鉛フリーはんだは、従来のSnPbはんだよりもはるかに多くの熱が必要だという点です。対流式オーブンを使ってその高温に到達しようとすると、基板が変形したり、ストレスを受けたりすることになります。これは大変な問題です。
一方、赤外線を使えば、材料が吸収する波長に合わせて出力を調整できます。その結果、目的の温度に素早く到達し、その後はその状態を維持できます。これにより、金属間化合物が生成されて問題が起きる「危険な領域」を避けることができます。
ただし、注意点もあります
「つまり、ヒーターをランプに交換すればいいのか？」と思うかもしれません。しかし、そう簡単ではありません。赤外線は直線的にしか伝わらないため、部品の形状や高さが異なる場合、冷却不足によって低温部分ができてしまいます。基板の一方は完璧に硬化しているのに、もう一方は十分に硬化していないという状況になります。
ですから、ランプの配置や反射板の角度をしっかりと調整する必要があります。ウェーハやPCBの各部分に均等に熱が行き渡るようにしなければなりません。
冷却システムがしっかり機能していれば、赤外線は優れた硬化手段となります。ただし、局所的な過度な加熱によって、敏感なシリコンが損傷しないように注意する必要があります。