低融点 鉛フリーはんだペーストに思わぬメリットが!ビデオインタフェース基板で使ってみた

はんだペースト

はんだペーストは、歯磨き粉のようにペースト状になったはんだで、表面実装部品のはんだ付けに使われます。

基板上のランド部分にはんだペーストを塗布し、その上に部品を載せます。その基板をオーブンやホットプレートなどで加熱することで、はんだペーストが溶けて、はんだ付けが完了します。一連の作業の詳細はこちら↓↓をご覧ください。

低融点 鉛フリーはんだペースト

普通の鉛フリーはんだは、融点(溶ける温度)が220〜230度くらいと結構高いため、ホットプレートでリフローするとなると、温度が上がるのにとても時間がかかるか、ホットプレートに内蔵されているサーモスタット(温度センサ)が加熱し過ぎと判断して、途中で加熱が停止してしまうことがありました。

そこで、こちらの低融点の鉛フリーはんだペーストを買ってみました。


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Sn-Bi系の鉛フリーはんだです。融点は138度で、普通の有鉛はんだの180度くらいよりも低い融点となています。

シリンジ型の容器のタイプを、このガンに装着して塗布します。


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グルーガンのように白い引き金を引くと、針の先からはんだペーストが出てきます。ガンには、何種類かの太さの針が付属しています。いくつか試した感じでは、オレンジ色の直径0.6mmくらいの針が、塗布しやすい太さでした。

VGAインタフェース基板

回路

以前作った、MAX10 FPGAに接続できる、VGAインタフェース回路を設計しました。

VGA Video Amplifire

RGB各8bitのパラレル入力で、その値をDA変換し、75Ωのドライバを経由して、VGAコネクタに出力します。この一連のことを、1つのICでやってのける便利なICが、アナログ・デバイセズ社のADV7123です。このICは10bit分解能ですが、今回は上位8bitのみ使っています。回路は、ほぼリファレンスと同じです。

KiCADで基板を設計し、JLCPCBに発注しました。

今回はお試しで3枚しか作らないので、ステンシルは作らず、はんだペーストガンを使って、はんだを塗布していこうと思います。

はんだの塗布

はんだペーストガンで、パターンにはんだを載せていきます。この低融点鉛フリーはんだは、硬さが丁度よく、基板にくっつきやすくて、とてもスムーズに塗布できました。

以前に買ったはんだペーストは、硬くて、基板にくっつかず、基板に綺麗に載せるのが難しかったため、1回試して以降、使っていませんでした。このはんだペーストは、柔らかく、いい感じに基板に載ってくれます。

部品の実装

新兵器であるコードレス吸着ピンセット HAKKO 394を使って、部品を載せていきます。普通のピンセットと違って、針の先に掃除機のように部品を吸い付けるので、部品をつまむのと、部品を置くのがとても楽。ピンセットには戻れない快適さです。あっという間に実装完了。スムーズに部品が実装できました。

HAKKO 394について、詳しくはこちらに書いてあります。

リフロー

ホットプレートでリフローします。だいたい110度くらいからはんだが溶け始め、130度くらいで全て溶け切った感じです。はんだが溶ける温度が低いので、加熱時間がいつものおおよそ半分くらいで済みました。短時間でリフローできるので、何枚もリフローするときには時間が短縮できます。これはとてもいい発見ですね。

あと、匂いがありません。鉛はんだの場合は、溶けるときに特有の匂いがありますが、このはんだペーストは、匂いがありません。

修正

ブリッジしているところを、はんだ吸い取り線を使って修正します。低温はんだのため、ハンダゴテで少し加熱するだけで、吸い取り線にはんだが吸い取られていきます。普通の鉛フリーはんだだと、なかなか吸い取られないのですが、低温フリーはんだだと、いとも簡単に吸い取られていきます。

はんだ吸い取り線はこれを使っています。2mm幅が経験上いい感じです。

修正した後は、フラックスクリーナーで基板に残ったヤニを綺麗に拭き取ります。

フラックス洗浄剤は色々なメーカーから出ていますが、サンハヤト製は塗った後に白くならず、綺麗に洗浄できるので、私はこのメーカー以外は使いません。

フラックス洗浄剤で綺麗にした後は、キムワイプで基板に残った洗浄剤を拭き取ります。これで修正が完了です。

基板の完成

コネクターをはんだ付けして、VGAインタフェース基板の完成です。

こんな感じに、自作したMAX10 FPGAボードに接続して使います。

あとで、FPGAのプログラムを作って動作チェックしたいと思います。

2019.9.20追加
VGAインタフェースボード正常に動作しました。

追加終わり

低融点はんだペーストのここがいい

今回購入した、低融点鉛フリーはんだペーストは当たりでした。硬さが丁度良く、基板にくっつきやすいので、ガンで塗布するのに最適です。

また、低温で溶けるので

  • リフローの時間が短縮できる
  • はんだ吸い取り線での修正がしやすい

と、作業効率が格段に上がります。

数枚しか基板実装しない場合には、今回のようなシリンジに入っているはんだペーストと、ガンの組み合わせがとても便利です。このガンはAliexpressでした見たことがないので、レアなのかもしれません。便利なのでぜひ使ってみてください。

今回購入した低融点鉛フリーはんだペーストはこちら。


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超絶便利な、はんだペーストガンはこちらです。

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