TEL  :042-860-7890
MAIL:sales@unitemp.jp

ギ酸還元・水素還元 両対応 タッチパネル式
卓上型真空はんだリフロー装置

VSS-450-300

  • ローダー・アンローダーと連携可能で量産にも
  • 最大300 mm x 300 mm基板対応
  • 最大到達温度450℃
  • 最大昇温速度150 K/min .

詳しく見る

RSS-210

RSS-210-S ギ酸・水素還元両対応
  • 高信頼性実装を実現するスタンダードモデル
  • 最大200 mm x 200 mm基板対応
  • 最大到達温度400℃
  • 最大昇温速度240 K/min .

詳しく見る

RSS-160-S

RSS-160-S ギ酸・水素還元両対応
  • 高信頼性実装を実現するスタンダードモデル
  • 最大160 mm x 160 mm基板対応
  • 最大到達温度400℃
  • 最大昇温速度100 K/min .

詳しく見る

酸還元リフローの特長

「ギ酸還元」とは、一般的にはんだ付けの際に広く使用されている
「フラックス」
による酸化膜除去の代替となる、
 比較的新しい酸化膜除去の方法です。

これにより、フラックス使用に伴うデメリットを回避しながら、
濡れ性の向上やボイドレスに貢献することができ、
ボイドの発生率を最高0.01%以内に抑えることも可能です。

なぜ酸化膜除去が必要なのか?

金属を空気中に何の保護もせずに置いておくと酸素と結びつき、酸化膜を形成します。

この酸化膜が存在していると、阻害されて上手にはんだづけが行えなくなるためです。

スクリーンショット 2021-04-05 15.07.29
スクリーンショット 2021-04-05 16.15.29

フラックスとギ酸還元の違い

フラックスの場合は、金属表面の酸化膜を腐食させることで除去しますが、ギ酸還元は、ギ酸(HCOOH)をガスのような形態で供給し、酸化膜中の酸素を奪う還元反応を引き起こすことで、酸化のない元の状態に戻す働きをします。還元反応を起こしたギ酸は、微量の二酸化炭素(CO2)と、水蒸気(H2O)に分解されるので、環境にもとても優しい方法です。

また、ギ酸は、濃度90%未満の濃度の溶液でしたら、危険物取扱担任者資格などの資格を必要としないので取り扱いも簡単です。

ギ酸還元リフローのやり方

ギ酸還元を行う際は、ギ酸溶液(試薬瓶1本2000円程度)が必要です。
使用するはんだも、フラックスが入っていないギ酸対応のはんだペーストやシートの使用が一般的です。
(※装置の性能上はフラックスも問題なく使用でき、またギ酸の供給をオフにすることで通常のリフローも可能です。)

ギ酸還元は、ドライ環境で行われます。本体のギ酸モジュールに液体のギ酸を入れておると、プロファイルで設定したタイミングで、ドライN2ガスと混合した、微細にミスト化されたギ酸がチャンバー室へ送られる仕組みとなっています。

ギ酸のミストで還元するタイミングは、右図のグラフのように、温度上昇が始まったタイミングから冷却が始まるまでの間に設定するのが一般的です。その間に、ギ酸の分子が金属表面の酸素を奪い酸化膜を除去。 N2ガスのみの場合と比較しても、濡れ性よく仕上がります。
さらに、酸素と結びついたギ酸は微量の水蒸気と二酸化炭素になって排出されるため、ギ酸が部材上に残ることもありませんので、フラックスのように洗浄工程も不要です。

水素還元と比べた優位性

酸化膜の除去を促すための還元反応は、ギ酸だけでなく、水素でも実現可能です。但し、水素の場合はおよそ300℃付近の炉内温度が必要となります。従来のはんだ材料は、融点温度が265~280℃付近であったため、水素による還元は、幅広い方面で利用されてきました。
しかし近年は、

  • 長時間の高温環境には耐えられないデバイスが出てきていること
  • 水素ガスは、酸素と混合することによる、爆発の危険性があること

こうした理由から、より低温環境でも十分な還元効果が得られるギ酸還元方式に注目が集まっています。

スクリーンショット 2021-04-13 12.10.20

フラックスの問題点

フラックス使用に伴うデメリット

洗浄工程が必要になる

フラックスを使ったはんだ付けを行なった場合、基板に残ったフラックスを、綺麗に洗い流す必要があります。そのため工程が1ステップ増えてしまうことはもちろん、廃液処理の問題も環境保護上においてもデメリットと言えるでしょう。

フラックス残渣のリスクが発生する

フラックスが基盤上に残っている(残渣している)と、腐食の効果が残り続けるため、そこから再腐食が始まってしまったり、マイグレーションによるショートの可能性が出てくるなど、フラックス残渣は故障の原因に繋がります。

ボイドの一因になる

ボイドの原因は、決して空気だけではありません。空気より粘性のあるフラックスは真空で引き抜こうとしても難しい場合も多く、多くボイドとして取り残されてしまうケースが発生しやすくなります。

フラックスレスの需要が増えている業界

洗浄工程で完全にフラックスが除去できれば問題ありません。しかし近年は、最終製品の小型化・多機能化・高寿命化が進むことで、
フラックス残渣や、ボイドが以前にまして問題となっています。

例えば、さまざまな製品が小型化・多機能化すると、最終製品に合わせて実装部品そのものが微細化したり、高密度化が進んでいきます。
そうした状態で、フラックスの洗浄を行なったとしても、

・どこまで綺麗に洗浄できているのか?
・そもそも、洗浄液がその細部まで届いているのか?
・それを実装後にどうやって確認するのか?

といった問題が生じてきます。特に、自動車関連や航空宇宙、ペースメーカーなどのメディカルアプリケーションでは、より長寿命な製品が求められるため、故障のリスクになるフラックス残渣の無い、信頼性の高い実装が求められています。

そのため、いかにフラックスを綺麗に洗浄するか?ではなく、
いかにフラックスを使わない実装ができるか、
信頼性の高い実装を実現できるかが近年問われています。

ギ酸還元の可能性

ギ酸還元を使えば、これまでご説明した通り、フラックスを使うことなく、濡れ性がよくボイドレスな接合ができます。
また、洗浄工程を必要としないため、洗浄ができないケースや、フラックス残渣が許されないケースでも対応します。

このため、

ナノペースト材料といった新素材キャップ部品のはんだ付けのように、物理的にフラックスを使えない形態や形状のほか、
”金属の酸化膜だけを安全に還元したい”といったニーズにも対応することができます。

上記をご覧頂き、ギ酸還元リフロー装置に関心を持たれた方は、ぜひ一度弊社までお問い合わせください。

ギ酸還元を利用した、フラックスレスはんだ付け(リフロー)のご提案

一般的なはんだリフローでは、はんだの濡れ性を確保するため表面酸化膜を破く能力のあるフラックスを 使用しますが、リフロー後のフラックス残渣をなくすため洗浄工程を経てから製品の出荷を行います。洗浄工程を経ることでフラックスの残渣成分が完全に除去されればいいのですが、製品の形状が複雑化したり、高密度実装化が進むことで、完全に除去しきれないフラックス残渣が製品に付着したままになることも珍しくありません。

また、洗浄工程があるということは洗浄廃液処理の問題も発生することとなり、近年ご注目をいただいて いる「環境保護」の観点からも、望ましい状況であるとは言いがたいのが現実です。

弊社でご提案をしております「ギ酸還元を使用したはんだリフロー」では、フラックス残渣が問題となるのであれば、そもそもフラックスを使用しなければ残渣を気にしていただくことがなくなるのではないかという、 大変シンプルな考え方に基づいています。

ギ酸(HCOOH)という物質は、元々蟻が餌を見つけた際におしり部位から地面に擦り付け、他の仲間に餌のありかを知らせる役割を担っていることが近年明らかになっております。つまり、

  1. 元々、自然界に存在する物質であること
  2. 常温環境においても空気中の酸素と結合し、最終的には、水(H2O)と二酸化炭素(CO2)に分解されるものであること

などから、自然環境汚染の心配をすることなく利用ができるという特徴を持っています。

法律上の問題においても、90%未満の濃度であるギ酸溶液については、危険物取扱担任者資格などを必要としない、法規制対象外となっていることから、どなたでも簡単に取り扱いをしていただくことが可能です。

ギ酸還元時の反応

ギ酸の反応イメージ

ギ酸の反応イメージ

水素還元との違い

ギ酸還元と水素還元の比較
比較項目 ギ酸ガス還元 水素ガス還元 参考
還元効果 強い ある程度
酸化還元温度 約150℃~ 約270℃~ ギ酸は低い温度で還元可能
ランニングコスト 安い 高い ギ酸は、水素と比較して、
約1/4のコスト
危険度 比較的安全 × 危険
対応はんだ 幅広く対応 狭い 還元効果温度の関係で、
利用可能なはんだが異なる
信頼性 高い 比較的低い ギ酸は低温で利用できるため、
熱ストレスを低減可
総合判断 利用しやすい 利用しにくい

表面に形成されている酸化膜の除去を促すための還元反応は、ギ酸だけでなく、水素ガスを利用する ことでも実現可能です。但し、上記比較表にもあるように、水素ガスを利用した還元を行うには、およそ300℃付近の炉内温度が必要となります。従来のはんだ材料融点温度が265~280℃付近であったため、結果的に炉内温度を300℃付近にまで上昇させることから、水素ガスによる還元は、広く多方面で利用されてきました。

しかしながら、近年、

  • 長時間の高温環境には耐えられないデバイスが出てきていること
  • 水素ガスは、酸素と混合することによる、爆発の危険性があること

などの理由から、より低温環境でも十分な還元効果が得られるギ酸還元方式に注目が集まっています。

フラックスフリーの可能性

ギ酸による効果の例

ギ酸による還元はとても効果的です。銅パターン上にある酸化膜から、効果的に酸素を奪い取ることにより、酸化膜を完全に除去することができますので、フラックスレスはんだが容易に濡れ性を確保できるようになります。

酸素を奪い取ったギ酸(HCOOH)は、H2OとCO2に変化して排気されます。H2OもCO2も大気中に存在している成分ですので、環境を破壊することなく、「ギ酸還元リフロー」を行うことができます。

フラックス成分は、はんだリフローにとってとても便利な材料です。銅パターン上に酸化膜が存在していても、フラックスがその酸化膜を破ってくれるので、温度プロファイル管理のみを行えば、比較的簡単にどなたでもはんだリフローを行っていただくことができます。

しかし!

フラックス残渣が発生してしまうと、状況は一変します。時間の経過とともにフラックス残渣が、腐食や劣化を引き起こす可能性があるため、フラックス残渣除去のための洗浄工程が欠かせません。

また、洗浄廃液の適切な処理などが必要になることを考慮すると、フラックスを使用しないリフロー方式が、いかに環境を考慮したプロセスであるのか、容易にご理解頂けるのではないでしょうか。

ユニテンプジャパンのリフロー装置の特長

真空や窒素を使ったリフローはもちろん、これ一台でギ酸・水素などに対応。
また、高い温度コントロール性と業界最小クラスのコンパクトさを兼ね備えたリフロー装置です。

ユニテンプジャパンのリフロー装置は、業界最小クラスのフットプリントにもかかわらず、一台で真空環境やギ酸・水素をはじめとした雰囲気を設定できる上、IRヒーターのPID制御により高い温度コントロール性を保持しています。
さらに、研究室にも設置しやすいコンパクトさ。目的に応じてお選びいただける、さまざまなラインナップやオプションをご用意しております。

1

真空やギ酸をはじめとする様々な
雰囲気ガスにこれ一台で対応可能!

真空リフローや窒素ガスパージはもちろん、
オプションの追加で、
・ギ酸や水素などの還元ガス
・その他の不活化ガス(アルゴンなど)
といった雰囲気ガスも、これ一台で対応可能。
また、真空のオンオフや雰囲気ガスの切り替えも自由に設定可能。
これ一台で、多様な条件下でボイドレスでフラックスレスなリフローを実現します。

減圧下でボイドを除去

2

高速昇温・降温、
高精度な温度コントロール性

モデルVSS-450-300の場合、タテ・ヨコにクロス配列された、24本もの高速IR(赤外)ヒーターを搭載。これにより、
・最大到達温度400℃〜650℃
・昇温速度120K〜180K/min
を実現(モデルによる)
さらに、プレート上の温度バラつきを1.5%以内に制御。
また、オーバーシュートも殆ど起こしません。
また、冷却時は水冷が使えるので、急冷が可能。
シビアな温度コントロールが求められるケースでも、質の高いはんだづけを実現できます。

3

タッチパネルから複雑なプロファイル設定も簡単!

標準添付されているタッチパネルコントローラーから、時間や到達温度、真空や使用する雰囲気ガスなどの設定が簡単に行えます。また、トリガーとなる条件も温度や真空度などが設定でき、
幅広い条件のプロファイルを作成できます。
また、プログラムは50ファイルまで保存できるほか、装置の運転終了後は、温度・チャンバー内の真空度・プロセスガスの流量など、すべてのデータをCSV形式でエクスポート可能です。

RVS-210 ギ酸・水素還元両対応
装置寸法、重量:670 x 544 x 320 mm (W x D x H)、約45 kg
最大到達温度400℃

はんだリフロー装置としては余裕の最大到達温度400℃に標準対応。熱容量の大きな部品でも、ゆとりをもってはんだ融点温度に到達させることができるほか、高融点はんだも問題なく使用することができます。装置筐体部の冷却機構を標準装備、チャンバー内が高温でも、筐体は常に安全な温度を保ちます。

高速昇温/降温に対応
高速赤外(IR)ヒーターを装備し、最大毎分120℃(毎秒2℃)の高速昇温を行うことができるほか、リフロープログラムの指示値による任意の昇温速度で昇温させることも可能です。また、高速降温を実現するための「水冷システム」を標準装備。高品質なはんだリフローに要求される温度制御を簡単に実現するほか、連続運転時の待ち時間を大幅に短縮することができます。

多彩なリフロープロファイル設定が可能
標準添付されているタッチパネルでは、経過時間や到達温度によるトリガー設定に加え、チャンバー内の真空到達度や戻り内圧状態をトリガーとして利用することが可能です。タッチパネルには最大50セグメント(行)までのプログラムを50個登録することができるほか、USBメモリースティックへの書き出し(エクスポート)や、読み込み(インポート)ができます。

のぞき窓を標準装備
チャンバー上部にのぞき窓を標準装備していますので、リフロー中の対象物を観察することができるほか、マイクロスコープオプションカメラなどを使用して、写真やビデオ撮影をすることができます。

減圧下リフローでボイドを除去

減圧下リフローでボイドを除去

還元ガス (ギ酸や水素) により、はんだの濡れ性を確保することで、より一層のボイドを除去します

タッチパネル制御ソフトウエア

タッチパネルを使用して、簡単に多彩なプログラム設定が可能!

タッチパネル制御ソフトウエア

従来の、時間軸に対する温度設定や昇温速度設定のみならず、チャンバー内部の
真空度をトリガーとしたプロファイルプログラムにも対応しますので、幅広い条件設定を実現することができます。

チャンバー内の温度や真空度のリアルタイムモニターを装備し、チャンバー内の状態を常に把握数rことができます。

窒素などのプロセスガスラインにはマスフローコントローラを標準装備し、プログラムのステップごとに、異なったガス流量を設定することが可能です。

プロセスプログラム終了後は、温度変化、チャンバー内の真空度変化、チャンバー内 へのプロセスガスの流量など、すべてのデータをCSV形式で保存可能です。

タッチパネル

装置起動後に表示される「ホーム画面」から、各種設定画面に移行することができ、必要な設定を簡単に行うことができます。

またこのホーム画面から、プロファイルプログラムの選択、プログラムの実行を行うことが できるほか、プロファイルプログラムの修正や、新たなプロファイルプログラムの作成を行う画面にもスムースに移行数rことができます。

プログラム実行中に発生したワーニングやエラーなどの各種イベント情報は、すべてタッチパネルコントローラに記録され、いつでもその発生日時、及び内容を確認することができます。

また、ワーニングやエラー情報は、オペレータが意図的に削除しない限り、履歴として記録され続けますので、装置の状態把握を確実に行うことができます。

お問い合わせ

ご質問や装置のご説明、またデモ機などのお問い合わせはいつでも承っておりますので、
お気軽にこちらまでお問い合わせください。

To top