はんだ付け

はんだ付けとは、2つの金属部品の間に別の溶加材（はんだ）を溶かし込んで接合する方法です。はんだ付けには多くの種類がありますが、本記事では電気工作におけるはんだ付けの基礎について解説します。

はんだ付けは、基本的な安全手順を守らなければ危険を伴う作業です。高温になるツールや溶融した金属を扱うため、火傷には十分注意してください。作業中に邪魔にならないよう、ゆったりとした服装を避け、髪が長い場合は結ぶことをお勧めします。また、はんだ付けが終わった後は必ず手を洗ってください。はんだには鉛が含まれていることがあり、そのまま食事をするのは避けなければなりません。

安全のための4つの基本ルール：

1. はんだごては高温になります。
2. 煙は身体に有害です。換気の良い場所で作業するか、煙吸引器を使用してください。
3. 常に保護メガネを着用してください。飛散した溶融鉛は危険です。
4. はんだ付け後の汚れた手で顔に触れたり食事をしたりする前に、必ず手を洗ってください。

はんだ付けに必要な道具は基本的なものばかりです。はんだを溶かすためのはんだごて、はんだごてを置いてテーブルが焦げないようにするためのこて台、そしてはんだが必要です。失敗した時のために、はんだ吸取り線を追加しておくと役立ちます。また、作業時には明るい照明があると非常に便利です。

はんだごては、ペン状のツールで、先端が高温になる仕組みです。はんだごてを評価する指標の一つにワット数があります。基本的なはんだ付け作業のほとんどは、25〜50Wのはんだごてがあれば問題なくこなせます。多くのはんだごては温度調節機能のないシンプルなモデルですが、ダイヤルやノブで先端温度を直接設定できる高度な[soldering station|はんだ付けステーション]を購入することも可能です。この機能がある場合は、鉛入りはんだなら300°C、鉛フリーはんだなら375°Cに温度を設定してください。

こて台は、はんだごてを置いたときに、高温の[soldering iron tip|はんだごて先]がテーブルや作業台を焦がさないようにするために使用します。高級モデルには付属していることが多いですが、低価格モデルの多くは別途購入する必要があります。写真に写っているモデルは、湿ったスポンジを置く場所と、クリーニング用の真鍮ワイヤーを置く場所が一体になっています。

はんだにはさまざまな種類があります。電気・電子用途のはんだは、すべてフラックス入りです。鉛の毒性が認識されるようになったため、現在では鉛フリーはんだが主流となっています。鉛入りはんだよりも扱いが難しく、融点が高いのが特徴です。鉛フリーの合金には多くの種類があります。この種のはんだは、環境や身体にとって安全です。

鉛入りはんだの一般的なタイプとしては、63/37や60/40などがあります。これらのはんだはスズと鉛で構成されており、どちらもフラックスが芯に入っています。63/37の場合、スズが63%、鉛が37%という比率です。安価で非常に扱いやすいですが、鉛を含んでいるため、適切な安全手順を守らないと危険を伴う場合があります。多くのプロが修理作業に使用しています。

初心者の方には、最初は鉛入りはんだの方が扱いやすいかもしれませんが、現在では鉛フリーはんだやフラックスも非常に進化しています。

いよいよメインとなるはんだ付けの作業です。まず、回路基板に部品を配置します。基板と部品が汚れていないことを確認してください。基板や部品のリード線に汚れやゴミが付着していると、はんだが適切に付着しません。部品を基板に固定するために、小さなマスキングテープや[electrical tape|絶縁テープ]を使うと便利です。必ずしも必要ではありませんが、特定の部品が固定しにくい場合は大いに役立ちます。最後に、はんだ付けする部品が回路基板の正しい位置にあるか、また向きが正しいかを確認してください。コンデンサ、[transistor|トランジスタ]、ダイオード、集積回路などの一部の部品は、正しく取り付けないと動作しないか、故障の原因となります。ワイヤー同士を接続する場合は、接合部を保持するものがあると便利です。はんだ付け固定台というツールがこれに役立ちます。

片手に持ち手となるはんだごてを、もう片方の手に持ってはんだを持ちます。執筆者は利き手にはんだごてを持ちますが、自分にとって一番しっくりくる方法を試してみてください。はんだごての先端に少量はんだを付けます。これは[tinning|錫メッキ]と呼ばれる作業で、先端の保護に役立つほか、熱伝導率を高める効果があります。

はんだごてを接合部に当てます。その際、基板の銅パッドと部品のリード線の両方に触れるようにしてください。はんだが微細な隙間すべてに均一に流れ込むよう、接合部のすべての部品を同じ温度まで加熱するのがポイントです。

1〜2秒後、ゆっくりとはんだを接合部に押し当てます。接合部が十分に熱ければ、はんだが溶けて流れ込みます。はんだを付けすぎないよう、数ミリ程度で十分です。はんだを付けたら先にはんだを離し、続いてゆっくりとはんだごてを接合部から離します。その後、湿ったスポンジや真鍮ワイヤーで先端を拭き取り、新鮮なはんだを少し付けてからこて台に戻してください。

正しく作られたはんだ付けの仕上がりは、側面が直線的な円錐形になります。少し内側に湾曲していても問題ありません。

赤枠は鉛入りはんだ、オレンジ枠は鉛フリーはんだ

仕上がりが円錐形ではなく基板に対して平らであったり、円錐形であってもクレーターのような凹みがある場合は、はんだの量が足りていないため、少し追加する必要があります。逆に膨らんでいる場合は、はんだが多すぎます。その場合は、はんだ吸取り線を使ってはんだを除去し、やり直すのが一番です。

鉛入りはんだの場合、接合部は光沢が出ます。光沢がない場合は、溶けた時の温度が不十分だった可能性があります。この問題を修正するには、接合部を再加熱してやり直してください。その際、フラックスを少量追加すると良いでしょう。鉛フリーはんだの場合、光沢が出ないことがあります。

見た目が良い接合部ができれば完成です！他のすべての部品も同様にはんだ付けしていけば、動作する電子工作プロジェクトが完成します。

はんだ付け用語集

接続のはんだ付けと取り外し

はんだが溶けない場合

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はんだ付け素材の基礎知識

はんだごての先端について

はんだ付けのベストプラクティス