パルス加熱方式のPCB加熱装置におけるブラケットの疲労対策
もしIRランプを使ってPCBを加熱しているなら、その仕組みはよくご存知でしょう。これらのランプは単純に点灯しているだけではありません。何千回もの瞬間的な発光を繰り返し、瞬時に最大温度に達した後、急激に温度が下がります。
これは非常に厳しいサイクルです。材料は何度も膨張と収縮を繰り返します。もしフィラメントを支えるブラケットがこの負荷に耐えられなければ、変形してしまいます。そして一度変形すると、熱の分布が乱れてしまい、基板の一部が冷たくなってしまいます。そうなると、製品の合格率が低下してしまいます。
ブラケットが壊れる理由
ここでの問題は、ブラケットが微動だにせずにその負荷に耐えられるかどうかです。
高速パルス加熱の場合、フィラメントは基板を加熱するだけでなく、支持構造にも物理的な負荷を与えます。私たちの研究によると、石英ガラスと同じ速度で膨張する特定の合金を使用するのが唯一の解決策です。もし金属の膨張速度がガラスより速ければ、亀裂が生じてしまいます。
私たちはこれらのブラケットを何千回ものサイクルに耐えさせてみました。10回の発光で完璧に見えるブラケットでも、1万回の発光を経ると変形し始めることがあります。2mmの変位でも、ランプとPCBの距離が変わり、表面温度が数度変化してしまいます。それだけではんだ付けの品質が悪化してしまいます。
トレードオフ
実際、このような耐久性を得るには代償が必要です。
変形を防ぐためには、支持構造をより硬くしなければなりません。その結果、全体の重量が増えてしまいます。注意点として、追加の重さを支えられるかどうかを確認せずに軽量なフレームに取り付けないようにしてください。
また、張力の調整も重要です。緩すぎると、高速運転時にランプが振動し始めます。逆にきつすぎると、熱膨張によってフィラメントが破断してしまいます。適切なバランスを見つけることが大切です。
最後に、これらのランプを100％の負荷で動作させる方が、実際には損傷が少ないです。本当の摩耗は、瞬間的な発光の際に起こります。また、冷却ファンがしっかり機能しているかも確認してください。もし冷却ファンがブラケットから熱を除去できなければ、金属は最終的に柔らかくなり、形を保てなくなってしまいます。