はんだ付け

ほとんどの人は、電子部品のはんだ付けが、非常に狭い空間で複雑な熱プロセスと化学プロセスが行われる非常に複雑な作業であることを認識していません。 ただし、いくつかの基本的なルールに従えば、問題は発生しません。はんだ接合は、単に良好な接触を実現するだけではなく、機械的強度も必要であり、酸化してはなりません。 さらに、フラックスは近くの金属表面やプラスチックを攻撃する可能性があるため、フラックスなどの化学残留物が存在しない必要があります。はんだは一般に、民生用、産業用、ハイエンド用の 3 つのカテゴリに分類されます。 後者は、生命や健康が危険にさらされる自動車や環境などの分野で使用されます。 メーカーとして、私たちは主に DIY 構築および開発のための手はんだ付けに興味を持っています。

鉛はんだは長年にわたって標準でした。 湿潤性と流動性に優れ、融点は約 183°C と比較的低いです。 はんだこて先での作業温度は合金の融点に 120°C を加えたものに等しいという経験則に従うと、これは約 300°C のはんだ付け温度に相当します。はんだ線内のフラックスは酸化物を溶解することを目的としています。はんだ接合部で。 はんだ内の錫は銅（または他の金属層）と融合して、2 つの金属の合金からなる金属間拡散ゾーンを生成します。 これにより、通常、耐久性があり、機械的強度が優れた、適切に形成されたはんだ接合が得られます。

残念ながら、これは常に当てはまるわけではありません。場合によっては、はんだ接合部が冷えてしまうこともあります (図1 ）。 冷たいはんだ接合は、高度に酸化した金属層、汚れ、不適切な温度、または溶解プロセス中の早期凝固によって発生します。 冷はんだ接合は過度の接合抵抗を持ち、コンポーネントの剥離につながる可能性もあります。 電子顕微鏡画像は、図2良好なはんだ接合と比較した、冷たいはんだ接合の欠陥を示しています。

鉛はんだの時代、冷はんだ接合部は、良好なはんだ接合部の光沢のある表面ではなく、鈍いつや消しの表面のため、はっきりと認識できました。 残念ながら、鉛フリーはんだではこれは当てはまりません。 新しい合金では、はんだ接合部は通常、特定の組成に応じて、低温か良好かに応じてマットな表面になります (「図3）。

2006 年の鉛フリーはんだの導入により、手はんだ付けが少し難しくなりました。 新しいはんだは RoHS 準拠として指定されており、これは特定の有害物質の制限に関する EU 指令に準拠していることを意味します。 鉛フリーはんだの鉛含有量は 0.1% を超えてはなりません。 これは主に有毒蒸気の吸入を防ぐことを目的としていますが、適切な抽出システムが利用可能であったため（使用されていたと仮定して）、実際にはそのリスクはかなり低かったです。 長い間、人々は鉛を扱う作業の危険性を認識していませんでした。 たとえば、昔はプロの写植者は鉛活字のせいで数年以内に歯をすべて失ってしまいました。

初めて鉛フリーはんだを扱う人は、新しいはんだにはかなり高い温度が必要であり、流動特性が異なることにすぐに気づきます。 多くの部品はこのような高温を嫌うため、革新的なフラックスやはんだ付け時間の短縮によって高温に対抗する努力が払われてきました。 これらすべてにより、鉛フリーはんだ線はより高価になります（下記を参照）。 これは、特に安価な鉛フリーはんだ線には注意する必要があることも意味しますが、これは多くの場合、謳われているものとは異なります。 あまりに高い温度で作業すると、敏感なコンポーネントが簡単に損傷したり、さらに悪いことに、PCB からはんだパッドがすぐに剥がれてしまったりする可能性があります。ホビーの開発者やメーカーは、鉛はんだを配布しない限り、依然として鉛はんだの使用を許可されています。商業ベースの製品。 これは、自宅の研究室で作ったものを比較的大量に販売することは許可されていないことを意味します。図4