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SMT(表面実装)の味方!SR-500の魅力を語らせてください。

2019/08/27

トピックス

SMT(表面実装)の味方!SR-500の魅力を語らせてください。

2005年に発表された「はんだ練太郎SR-500」は、ソルダーペーストに特化したミキサーです。冷蔵庫から出したソルダーペースト容器をそのままセットしボタンを押して数分で最適化します。

誕生秘話 自社製品で使用していたソルダーペースト

1990年頃、シンキーではアルギン酸ミキサーの他に計測器の製作販売をしていました。
計測器の部品の1つであるSMT(表面実装)の基板に使用された、ソルダーペースト(クリームはんだ)はシンキーにとって馴染み深い材料の1つであります。

ソルダーペーストは大変繊細な材料です。温度変化に敏感で、高い温度ではすぐに酸化してしまうため、冷凍状態で販売され、使用直前まで冷蔵庫での保管をしなければなりません。冷蔵庫から出したばかりのソルダーペーストは冷たく硬いので、実際に使用する際には、常温に戻す必要があります。常温に戻す工程には約2時間かかるため、当時シンキーでもソルダーペーストを冷蔵庫から出すために当番が2時間早く出社していました。言ってみれば、ここが工程のボトルネックになっていました。

ある日、社員の一人がおもしろ半分に自社製品のアルギン酸ミキサーにソルダーペーストを入れて混ぜてみたのです。すると今まで2時間以上かかっていた工程が数分で使用できる状態になりました。これは実用化につながるのではないかと考え、はんだ用のミキサーの開発が始まりました。当時、環境問題への配慮で鉛はんだから高価な鉛フリーはんだへの過渡期にありましたが、鉛フリーはんだについても同様に短時間で結果を出せるため、展示会では大反響をいただき、2時間おいてから練るという業界の常識をくつがえしました。めでたくシンキーでのソルダーペーストを常温に戻す早出の当番はなくなりました。

スピーディー!

SMTとソルダーペーストの関係

SMT工程の中で一番大事で難しいのは印刷工程です。
ソルダーペーストの印刷次第で状態は変わり、基盤の不良に直結します。
ソルダーペーストの温度管理、粘度管理、攪拌・脱気がSMT工程の不良低減の重要なポイントになります。

印刷工程

温度管理と結露について

ソルダーペーストは、はんだとフラックスから作られます。
ソルダーペーストを冷蔵保管するのは、はんだやフラックスの化学反応(主に酸化)を抑えるためです。ソルダーペーストが酸化するとフラックスの活性が低下し、はんだ付け性(はんだ濡れ性)に関わります。そして使用する際の常温(室温)へ戻す工程も重要なポイントです。例えば、常温に戻す工程が不十分で、室温より冷たい状態で蓋を開けるとソルダーペーストが結露する場合があり、ペーストに水分が混ざってしまうと後のリフロー工程でのはんだボールの飛散につながります。

SR-500では、冷蔵庫から取り出したソルダーペーストを市販容器のまま処理をし、常温に戻すまで約2時間かかっていたものが、分散も含めて約10分で処理できます。
フタを開ける必要がないので、もちろん結露の心配もありません。
冷蔵庫に保管されているソルダーペースト

粘度について

ソルダーペーストは、硬く重い材料です。力の弱い人による手練りは、特に負担が大きく時間のかかる作業になり、個人差はそのまま仕上がりに影響します。手練りでソルダーペーストの品質の管理をするには熟練のヘラ混ぜ職人が必要です。

SR-500はパワフルな攪拌で、誰でも簡単に適切なペースト状態を再現できます。ソルダーペーストの状態を安定させることでプリント基板の印刷の標準化につながります 。

ソルダーペーストは数週間冷蔵しているだけで容器内部の粘度にばらつきが生じてきます。比重の大きいはんだ粒子は、時間とともに容器の底に沈んでいくからです。そのため、使用の際はソルダーペースト容器の上部から下部までよく攪拌し、ソルダーペーストの粘度にばらつきがないことが望まれます。
シンキーミキサーの高粘度材料を均一に混ぜる特性が活かされます。

ソルダーペーストに粘度はヌケ、ヌレ、ダレに関わります。
ヌケ、ヌレの不良はチップ立ち(マンハッタン現象)や接触不良につながります。
スクリーン印刷時にソルダーペーストの粘度が高いとペーストの一部がメタルマスク(印刷版)の中に残ったり、基板印刷されたはんだに「ツノ」が生じたりすることがあります。
逆に粘度が低いと印刷後の形状崩れ(ダレ)が発生しやすくなります。

SR-500で ソルダーペーストが適正な粘度に均質攪拌されるとスキージーの動きが滑らかになり、メタルマスクの目詰まりも減少します。
工程と不良の関係

攪拌・脱気について

ソルダーペーストの余分な水分や気泡があると、はんだボールが発生し、ブリッジ不良に関わります。
ソルダーペーストは粘度が高いため、気泡を巻き込みがちになります。

SR-500はソルダーペーストを攪拌しながら、はんだボールの発生原因になる気泡・ボイドを取り除くことができます。前述の結露をさせないこと=余分な水分が出ないことと合わせて、ソルダーペーストの攪拌に脱気が加わることで結果、ブリッジ不良を低減します。

脱気性能

また、シンキーミキサーの公転による遠心力の効果で軽い気泡は上部に移動して脱気が行われますが、同時に重い材料は容器の下部に引かれるため裏蓋への付着なく処理ができ、ペーストのロスが抑えられます。

ペーストのロスなし


ソルダーペースト専用機として進化したSR-500

SR-500以前はソルダーペーストを高速回転で攪拌し続けると温度が高くなることが課題でした。ソルダーペーストが常温を超えないようにするために、SR-500は高速回転で温度を上げ、その後低速回転で室温に保ちながら、再分散できるように2ステップ攪拌になっています。また、様々な種類のソルダーペーストや、その状態に応じてユーザーによる公転回転数の変更や1秒単位の時間設定が可能で、よく使うレシピを登録できる便利なメモリー機能も搭載しています。

温度変化のグラフ 

作業効率アップ、高い再現性と標準化のために

おもしろ半分で試したことがスタートでしたが、SR-500はソルダーペーストが抱える問題の解決に役立つ製品であることがわかっていただけたと思います。

表面実装においてチップ等の小型化の流れもあり、今後ますますソルダーペーストの品質管理の役割は大きくなると想定されます。

ソルダーペーストの手練りでは、粘度の調整や分散性の調整は大変手間がかかり、技術を要するため個人差が製品の品質に大きく影響する可能性があります。
ソルダーペーストに特化したSR-500を使用すれば、冷蔵庫から出してボタンを押すだけで10分で誰でも扱いやすいソルダーペーストを手にすることができます。急なはんだの追加にも対応でき、品質の再現性に優れています。

故障が少ない製品としても定評があります。10年を超えて使用いただいているお客様も多数いらっしゃいます。
これからもソルダーペーストの問題と向き合い実装技術の発展に関わる多くの皆様にご使用いただきたいです。

まだ、お使いになられていない方は、早出の当番をなくすこと、手練りの業務負担の改善をご実感ください。
ご興味を持たれた方はぜひお気軽にデモをお試しください。

→ 製品情報を見る
→ 動画を見る

オプション品のご紹介

●各種はんだメーカー容器用アダプター
日本製の500g容器入りはんだペーストは標準容器として250AD-201が付属しますが、他メーカーの容器に対応したアダプターも用意しております。(特注もご相談ください)

シリンジ対応アダプター
オプションのシリンジ対応アダプターにそのまま市販のシリンジを取り付け、SR-500で短時間に再分散・脱気できます。
シリンジで脱気してから使用することで空気抜け(空打ち)の防止になります。
ソルダーペーストの他、チップボンドの脱気にも活用されています。

ARC-40H(手動シリンジ充填機)
最大4本同時にシリンジ充填が可能です。
ソルダーペーストやチップボンドなど、SR-500をはじめとしたシンキーミキサーで撹拌した材料をシリンジにご自身で詰めることができます。

●マルチセンサ(SR-500は今後対応予定)
攪拌中にミキサー内の材料温度がリアルタイムで確認できるので、より繊細な温度管理が可能になります。

オプション品 一例

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