Wave/Selective Soldering ERSA/Pillarhouse 1955-2026（ウェーブセレクティブソルダリング）

概要

Wave/Selective Solderingは、Through‑Hole（THT）実装と表面実装（SMT）を同一基板上で効率的にはんだ付けするための技術群である。1955年にHelmut Walter Lemkeが発明したWave Solderingは、Lead‑Free（SnAgCu）やSn‑Pbのはんだ波を用いて基板の下面にTHTピンをはんだ付けするプロセスである。1990年代に入り、SMTパッドが増加し、Wave処理が不可能な領域が出現したため、Selective Soldering（ミニ波・ドロップジェット・バスポット）が登場した。ERSA GmbH（1921年創業）とPillarhouse International（1971年創業）は、両プロセスの最先端装置を提供し続けている。2025–2026年の動向では、AIベースのプロセス制御、低温波（<250 °C）と高効率エネルギー管理、SAC405（Sn‑4.0Ag‑0.5Cu）などの新合金の採用が顕著である。

主な特徴・仕組み

• Wave Soldering

  1. 前熱：IRヘッド＋熱プレートで基板を100–150 °Cに加熱。
  2. 波生成：はんだポット（250–280 °C）ではんだを溶かし、波を形成。
  3. はんだ付け：基板を波に浸し、THTピンにはんだが付着。
  4. 冷却：N₂ガスで80–120 °Cに冷却。
  5. 検査：AOIではんだ橋・欠損を検出。

• Selective Soldering

  1. 前熱：IRヘッドで90–120 °Cに加熱。
  2. 選択的はんだ付け：Mini‑Wave（波幅5–10 mm）またはドロップジェット（直径0.5–1.5 mm）でピン単体にはんだを投下。
  3. 冷却：N₂ガスで80–120 °Cに冷却。
  4. 検査：AOI＋タッチアップではんだ量・位置を確認。

具体例・対応製品（テーブル必須）

• 波幅：波が基板に接触する幅。
• 波高さ：波が基板から浮く高さ。
• 温度設定：はんだポット温度。
• 速度：基板走行速度。
• 最大基板サイズ：装置が処理できる最大基板寸法。

選び方・注意点

1. 基板構成

   • 100 % THT構成ならWave Solderingが最適。
   • SM/SMT混在や高密度パッドがある場合はSelectiveが必要。

2. はんだ材

   • Lead‑Free（SAC305）を採用する場合、波温度は260–280 °Cに設定。
   • Sn‑Cuは低温波（≤250 °C）で処理可能。

3. フラックス

   • No‑Cleanは後処理が不要で環境負荷が低い。
   • Water‑Solubleは洗浄が必要だが、残留物が少ない。

4. エネルギー効率

   • 2025年以降、N₂ガスの流量を制御した低消費電力モードが標準化。
   • AI制御で前熱・波温度をリアルタイム調整し、はんだ量を最適化。

5. 検査統合

   • AOI＋自動タッチアップ機能を備えた装置は、検査時間を短縮し不良率を低減。

6. コスト対効果

   • Wave装置は初期投資が高いが、1基板あたりの処理時間が短く、スループットが高い。
   • Selective装置は初期投資が低いが、処理時間が長く、スループットはWaveに劣る。

関連用語との違い

よくある質問 (FAQ)

1. Q: Wave SolderingでLead‑Freeはんだを使用する際の注意点は？
   A: Lead‑FreeはんだはSn‑Ag‑Cu合金で、はんだ波の温度を260–280 °Cに設定し、フラックスはNo‑CleanまたはSyntheticを選択。高温によりピンの熱膨張が増すため、前熱を100–150 °Cに抑え、N₂ガスで急速に冷却することで熱応力を低減。

2. Q: Selective Solderingでドロップジェットを選ぶべきケースは？
   A: SM/SMT混在基板で、THTピンが狭いスペースに配置されている場合。ドロップジェットは0.5–1.5 mmの微細滴で、ピン単体に正確にはんだを投下でき、はんだ橋を防止。

3. Q: 2026年に導入すべき最新機能は？
   A: AIベースのプロセス制御（温度・フラックス量をリアルタイムで最適化）、低温波（<250 °C）対応、SAC405合金のサポート、エネルギー管理モード（ピーク時の電力削減）などが主流。

まとめ

Wave/Selective Solderingは、THTとSMTを同一基板上で高効率に処理するための不可欠技術である。ERSAとPillarhouseは、1955年から2026年にかけて波形・温度・フラックス制御を進化させ、現在ではAI制御と低温波が標準化されている。選定時は基板構成、はんだ材、フラックス、エネルギー効率、検査統合を総合的に評価し、最適な装置を選ぶことが重要である。