フラックスレスはんだ付け
フラックス使用時の問題点
従来、はんだ付けにはフラックスを使用する必要がありました。フラックスは、はんだ付けする金属の酸化物を除去し、はんだ全体の湿潤性を向上させるため、高品質なはんだ接合を実現するために必要なものです。しかし、フラックスには欠点があります：
- フラックスはリフロー工程時にガスを発生させ、ボイド(隙間)ができることがあります。
- フラックスは残渣を残すので、リフロー工程後に洗浄する必要があります。フラックス残渣は適切に洗浄されないと酸性に傾き、デバイスの信頼性を低下させる可能性があります。
- フリップチップやBGAの場合、フラックス残渣が配線間に挟まり、アンダーフィルフローを阻害する可能性があります。その結果、アンダーフィルのボイドが発生し、装置の信頼性を低下させる原因となります。
フラックス不要のギ酸リフロー
- フラックスレスリフロー炉は、金属はんだの酸化物を除去するためにギ酸(CH2O2)の蒸気を利用し、フラックスの代わりにギ酸を使用します。
- ボイドなどのフラックス残渣の問題を解消
- リフロー前のフラックス塗布やリフロー後のフラックス洗浄などフラックスに関わる工程が不要になり、時間、コスト、設置面積の削減になります。
- Heller Industriesは、連続運転可能なフラックスレスリフロー炉を市場に送り出した最初の企業です。
ギ酸リフローの仕組み
ギ酸リフローに関わる化学反応は2段階のプロセスで起こります。
- 熱プロファイルのソーク段階(～150℃と200℃の間)で、ギ酸の蒸気がプロセスチャンバー入り、はんだ上の金属酸化物と反応してギ酸塩が生成されます。
- 200℃以上になると、ギ酸塩が水、水素、CO2に分解されます。これにより、はんだは酸化物を含まない、純粋な状態になります。
ステップ1：ギ酸金属が生成される(150～200℃)
- MeO + 2HCOOH → Me(COOH)2 +
H2O
ステップ2：ギ酸金属が分解され、純粋な金属が残る(200℃以上)
- Me(COOH)2 → Me + 2CO2 + H2
ギ酸リフロー炉
ギ酸は、ほとんどのリフロープロファイルに組み込むことができますが、ピーク温度が350℃以下の場合に使用することをお勧めします。パワーデバイスのパッケージングや半導体のバンピング、ダイアタッチ用途に最も使用されていますが、フラックスを使用したくない他の用途にも適しています。ギ酸リフローはボイド除去を強化するために、真空アシストリフローと併用されることが多いです。Hellerのギ酸および真空装置の詳細については、こちらをご覧ください。
ギ酸リフロー炉
“フラックスレスはんだ付けリフロー用のガスオプションとして、フォーミングガスもご用意しています。
フォーミングガスは通常4～5％の水素と窒素の混合ガスで、高温(通常350℃以上)リフロー用途のフラックス代替としての機能を備えています。高温環境下でのフラックスレス装置をお探しなら、フォーミングガスは理想的なフラックスレスオプションです。”
