ラピッドパルスIR加熱におけるフィラメントの疲労対策
もしデジタル式のPCB加熱装置を使ったことがあるなら、その装置が急速な加熱サイクルに依存していることをご存知でしょう。しかし問題は、赤外線ランプを何万回も点滅させると、フィラメントは耐えきれずに壊れてしまうということです。
フィラメントは毎回激しく膨張・収縮します。このような繰り返しの動きによって、多大な機械的ストレスが生じます。もし支持部品が十分でなければ、ランプは歪んだり、最悪の場合は破裂してしまいます。そう簡単なのです。
なぜランプが曲がってしまうのか（そしてそれが重要な理由）
ここにはかなり過酷な物理的な条件があります。つまり、タングステンフィラメントが数秒間で数千度もの温度変化にさらされるのです。
もし支持部品がそのような負荷に耐えられなければ、ランプは曲がってしまいます。そして一度曲がってしまうと、焦点がずれてしまいます。すると、IR放射が基板全体に均等に当たらず、はんだ付けの品質が低下してしまいます。
これを防ぐために、私たちは熱衝撃に耐えられる強化された支持部品を使用します。また、クランプ力や材料を慎重に調整し、5万回のサイクル後でもランプが真っ直ぐに保たれるようにしています。
どのようにしてテストを行うのか
私たちは単に推測するだけではありません。24時間365日稼働する製造ラインを模したストレステストを行います。つまり、ランプを最大出力で連続的に点滅させて、何かが壊れるまで試します。その後、精密な計測器具を使って、フィラメントがどれだけ動いたかを正確に測定します。
これはバランスを取る作業です。もし支持部品が硬すぎると、ガラスに過度な圧力がかかり、ランプが割れてしまいます。逆に緩すぎると、ランプが振動し始めます。私たちは、ランプがしっかりと固定されつつも、加熱時に少し動く余地がある最適な状態を探します。
コストとのトレードオフ
このような耐久性を実現するためには、強度の高い材料が必要です。これらの頑丈な支持部品は、通常のものよりも少し大きめです。
また、装置のシャーシに十分なスペースがあるかを確認する必要があります。さらに、頑丈なため、ランプを交換するのに少し時間がかかることもあります。
しかし、それは些細な代償です。フィラメントが壊れて工場が停止するよりは、ランプの交換に1分余分に時間をかける方がずっと良いのです。