急速に変化する世界の中でPCB製造環境規制の順守は、世界的な競争力を獲得するうえで不可欠なものとなっている。 この進化の中心にあるのが、主にRoHS指令によって推進されている無鉛プロセスの採用である。 この移行は法的要件を満たすだけでなく、環境に優しく持続可能な製造慣行を促進する。 本稿では、無鉛HASLとRoHS規格との相乗効果、そして製造業者がその実装において直面する温度に関する問題について掘り下げて論じる。
鉛フリーHASLの重要性
HASL は、そのコスト効率と信頼性の高いはんだ付け性により、依然として一般的な選択肢となっています。従来の HASL では、スズ・鉛はんだ合金が使用されており、銅パッド上に滑らかで均一なコーティングを形成していました。しかし、環境規制の強化とその厳格化に伴い、業界はすでに Sn-Ag-Cu や Sn-Cu などのさまざまな合金を用いた鉛フリー HASL へと移行しつつあります。
鉛フリーHASLへの切り替えが重要であるのは、鉛への曝露によって引き起こされる重大な健康および環境リスクが存在するためです。鉛フリーHASLを採用することで、メーカーはこれらのリスクを低減し、世界的な持続可能性目標の達成に向けて取り組むことができます。加えて、鉛フリーHASLは、表面実装部品およびスルーホール部品のはんだ付け性が保証された堅牢な表面仕上げを提供し、複雑なPCBが複数段階のはんだ付け工程を経る際に不可欠なものとなります。
RoHS準拠の理解
2006年から施行されている欧州連合のRoHS指令は、電子・電気機器において鉛など6種類の有害物質の使用を禁止しています。したがって、この規制に準拠するためには、PCB上の鉛含有量は均質材料の総重量の0.1％未満でなければなりません。この施行により、業界はHASLのような鉛フリーの選択肢へと移行することになりました。非準拠であれば市場アクセスが制限され、多大な財政的損失や評判の失墜を招く可能性があり、特に厳格な環境基準を持つ地域へ輸出する企業にとっては深刻な影響となります。
RoHS 準拠の達成は、単に罰則を回避することにとどまらず、自動車、民生用電子機器、通信などの各分野において高まる環境配慮型製品への消費者需要に応えることでもあります。鉛フリー HASL を活用することで、メーカーは法的コンプライアンスを満たすと同時に、製品の魅力と消費者からの信頼を高めることができます。
鉛フリーHASLプロセスの習得：温度に関する考慮事項
鉛フリーHASLへの移行では、従来の錫鉛はんだに比べて新しい合金の融点が高いことに対応するため、いくつかの変更が必要となります。プロセスには、次の主要なステップが含まれます。
清掃：この工程では、良好なはんだ付けの密着性を得るために、PCB 表面から汚染物質を除去します。
Fluxアプリケーション:酸化を防ぎ、はんだのぬれ性を高めるためにフラックス層を適用します。
はんだディップ：基板を鉛フリーはんだの溶融槽に浸します。
ホットエアレベリング：熱風ナイフは、表面全体にハンダを均一に分布させるために使用されます。
冷却および検査ボードを冷ましてから、欠陥や均一性を検査してください。
鉛フリーHASLとのもう一つの重要な違いは、より高い温度が必要となる点です。従来の錫鉛はんだの融点は約183℃ですが、Sn-Ag-Cuのような鉛フリー合金では217℃を大きく上回る場合があります。そのため、装置およびリフロープロファイルは、熱ストレスを管理し、PCB基板や部品のいずれも損傷しないよう、メーカーによって慎重に最適化されなければなりません。
鉛フリーはんだ合金の研究
鉛フリーHASLを成功させるためには、適切なはんだ合金の選定が重要です。一般的な鉛フリー合金には次のようなものがあります。
Sn-Ag-Cu（SAC）：その機械的な堅牢性と熱的な信頼性が認められており、高性能な用途で広く使用されています。
Sn-Cu：この合金には銀が含まれていないため、より安価です。機械的および熱的性能は、SAC 合金よりやや劣ります。
Sn-Bi:錫-ビスマスは融点が低いため、温度に敏感な部品に適しています。Sn-Bi の HASL への使用は、その脆さのためあまり一般的ではありません。
これらの合金は、現代的な組立方法に必要な強固なはんだ接合を形成するが、その融点が高いため、部品への損傷を防ぐには熱プロファイルを慎重に管理する必要がある。
HASL 代替技術レビュー
鉛フリーHASLは広く普及していますが、RoHSに準拠するための他の選択肢も存在しており、それぞれに固有の利点があります。
エニグ無電解ニッケル金めっき（ENIG）：優れた耐食性と平坦性を提供し、微細ピッチ部品に最適ですが、コストが高くなります。
OSP（有機はんだ付け性保存剤）：コストパフォーマンスに優れた選択肢ですが、より単純な基板にのみ適しており、繰り返しのサイクルには向きません。
浸漬スズおよび浸漬銀滑らかで導電性のある表面を提供します。浸漬スズはウィスカーの成長を引き起こしやすい一方で、浸漬銀は時間の経過とともに変色するものの、高周波用途では良好に機能します。
選択は、予算、部品密度、環境条件など、さまざまな具体的なプロジェクト要件によって異なります。
鉛フリーHASLのベストプラクティス
以下のベストプラクティスに従うことで、鉛フリーHASLの機能を最大限に活用できます。
材料選定：鉛フリーはんだ付けの高温に耐えられる材料と部品を選定してください。
プロセス制御:はんだ付け工程の各種パラメータを厳密に管理し、不良を最小限に抑えつつ高い再現性を維持します。
ストレージ管理:完成済み基板を制御された環境で保管することで酸化を防ぎ、保存寿命を延ばし、はんだ付け性を維持します。
品質保証はんだ付け性試験や熱ストレス試験などの包括的な試験プロセスを活用し、製品の品質と適合性を検証します。
持続可能な製造の推進 鉛フリーHASLへの移行には、法規制の順守と持続可能な生産が伴います。鉛フリーHASLのプロセスについて学び、これらのプロセスに伴う温度管理の課題を適切にコントロールすることで、メーカーは今日の市場の要求に応える、高品質で環境に配慮した製品を提供することができます。規制が進化し続ける中で、鉛フリー化の実践を受け入れることは、求められているだけでなく、エレクトロニクス分野におけるイノベーションの重要な機会を意味します。民生用電子機器であれ自動車システムであれ、鉛フリーHASLは、技術的卓越性と環境責任を両立させるうえで不可欠な存在です。
PCBCartでは、リードフリーHASLプロセス向けの高度なPCB製造ソリューションにより、この移行をリードしています。はんだ付け時の温度に敏感な複雑なプロジェクトを扱ってきた豊富な経験を活かし、あらゆるプロジェクトが高い品質基準と各種規制への適合を満たすことを保証します。PCBCartとの提携は、技術的な精度と環境への責任を両立させることにつながります。今すぐPCBCartにお見積もりをご依頼いただき、当社のカスタマイズされたサービスが、規制および環境ポリシーに準拠した形でお客様のPCB製造プロジェクトをどのようにさらに前進させられるかをご確認ください。
役立つリソース
•PCB製造プロセス ― ステップバイステップガイド
•はんだの濡れ不良を防ぐ方法
•PCB表面処理の概要と比較
•PCBの品質を確保する方法
•鉛入りおよび鉛フリーリフローはんだ付けで用いられるはんだ付け技術の比較
