はんだ付けとは

はんだ付けとは

鉛はんだの特徴

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はんだ付けとは、はんだを使用して電子部品をプリント回路基板(PCB)に接合することを含む、電子機器の製造と修理における重要なプロセスです。

一般的なはんだとは共晶はんだであり錫と鉛の合金ですが、鉛を含ませる理由は絶縁不良の原因となる錫の結晶成長（ウィスカー）を防ぐためのものです。

はんだ付けにおけるウィスカーの成長とは、はんだ付けされた接合部の表面から出現する小さなフィラメントのような構造の形成を指します。これらウィスカーは通常、はんだ材料自体で構成されており、非常に薄くて長く、長さが数ミリメートルに達することもあります。

ウィスカー成長による主な懸念は、電子部品やシステムに短絡（ショート）や電気的故障を引き起こす可能性があることです。ウィスカーは隣接する導電経路またははんだ接合部間のギャップを埋め、意図しない接続や誤動作を引き起こす可能性があります。

 

鉛入りはんだの場合は鉛の配合量により融点が変化します。巷に出回っている鉛入りはんだ（共晶）は錫６０、鉛４０で１８３℃で融けますが、用途によっては250℃やそれ以上で融けるはんだもあります。

今ではRoHS指令により鉛フリーはんだが多く使用されていますが、通常、スズ・銀・銅、場合によっては他の元素の混合物で構成されています。一般的な鉛フリーはんだは、SAC305(Sn-Ag-Cu)およびSAC387(Sn-Ag-Cu+Bi)が含まれます。

鉛フリーはんだは鉛入りに比べてぬれ性が悪くはんだ温度も高いという特性があります。

濡れ性の向上には促進剤としてフラックスを多用します。このフラックスは表面の酸化膜を取り除いたり表面の洗浄を行い、溶けたはんだの表面張力を低下させ広がりを良くします。また熱伝導性を高め融点に達しやすくする効果もあります。

しかし良い事ばかりではなく、特にロジンを含むものは弱酸性であり、はんだ付け後にフラックスの燃えカス（残渣）がエタノール洗浄などで適切に除去されないと電子回路やコンポーネント上で時間の経過とともに腐食につながる可能性があります。

腐食は電気的故障、性能の低下、はんだ接合部の劣化を引き起こす可能性があります。

鉛フリーはんだはSnAgCu(スズ-銀-銅)の合金が最も広く使用されており、優れた機械的強度、熱伝導率および信頼性を提供します。

鉛フリーはんだの種類ごとに長所と短所があるため、信頼性が高く耐久性のあるはんだ付け接続を実現するためにはそのアプリケーションの特定要件に基づいて適切な合金を選択することが重要です。

鉛フリーはんだは錫銀銅や錫銅ニッケルなど約30種類のはんだがあり、その選定は母材との相性や上限下限温度、熱膨張、強度、電気特性などで選定されます。

また、リフローなどSMT（表面実装）で使用される電子部品は熱に敏感であり過度の温度によって損傷する可能性があるため、より低いはんだ付け温度(鉛ベースのはんだの場合は約220～240℃、鉛フリーはんだの場合は230〜250℃)で行われます。

 

はんだ付け技術は身の回りのいろいろなものに使われており、簡単そうに見えて技術が必要な難しい作業です。

テクダイヤのセブ工場 TECDIA CEBU, INC. は、はんだ付け技術をはじめ、半導体・電子部品製造に欠かせない技術やノウハウを沢山持っています。2023年8月には、医療機器組立ISO13485を取得。妊婦さんの周産期における分娩監視装置など、医療デバイス組立の実績もあります。

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