はんだ付けの材料 初級者向け

はんだ付け作業に必要な主な材料は何でしょうか？

はんだだけが消費されると思われるかもしれません。しかし、作業を完了させるには、他にもいくつかのアイテムが不可欠であり、作業中に消耗してしまいます。

また、必要だと知らなかったツールもいくつかご紹介いたします。まずは、はんだとフラックスから始めます。次に、あまり知られていないアイテム、例えば、はんだ吸取線、フラックス洗浄用品、はんだ付けテープ、交換用はんだこて先などをご紹介します。

== はんだ付け=

はんだは、はんだ付け接合部の基本材料です。一般的に、曲げやすく扱いやすい金属ワイヤーの巻き線として使用されます。ほとんどのはんだの成分は、低融点の金属合金（機械的に分離できない金属の混合物）で、はんだが望むように濡れて流れるのを助ける化学化合物であるフラックスの芯の周りに包まれています。

はんだ合金は、接合する部品が清潔で、はんだの融点以上に加熱されていれば、溶融すると接合する部品に付着します。電子機器用のはんだのほとんどはフラックス材を芯材としていますが、必要に応じてフラックスを追加することで、結果を改善できます。

はんだには主に有鉛と無鉛の2種類があります。有鉛はんだはぬれやすく流れやすいので、熱の必要量が少なく、一般的に作業がしやすいと考えられています。しかし、鉛は人体や環境にとって有害であるため、より安全な代替品として無鉛はんだが開発されました。

行されて以来、特に電子機器製造用途において有鉛はんだの大部分を代替してきました。しかし、無鉛はんだの結合は外力に対して弱いため、現在でも有鉛はんだが使用されている業界や用途があります。通常の電子機器のはんだ付けには、無鉛はんだが望ましいです。

鉛フリーはんだは、錫（記号Sn）、銀（Ag）、銅（Cu）の合金であることが多いです。一般的なブレンドはSACまたは305として知られています。これは銀を3%含んでおり、鉛入りはんだ（183℃）よりも高い温度（約215～220℃）で溶けるため、主に、温度範囲で溶けることと、表面を濡らしにくいことから、作業がやや難しくなります。 また、錫と銅の合金もあり、これはさらに高い温度（227℃）で溶けるため、濡れ性はさらに劣ります。

有鉛はんだは、実際には鉛よりも錫の含有量の方が多くなっています。最も使いやすいのは、錫63%と鉛37%を含むはんだで、通常63-37はんだと呼ばれています。これは共晶混合物（融点が最も低くなる）で、一定の温度で純金属のように溶けます。

融点が低く（183℃）、濡れ性も優れているため、63-37は使いやすい点が挙げられます。実際、融点が低いので、周辺の部品を損傷するリスクが低く、修理には最適の半田合金です。欠点は、鉛が含まれているため有毒であることです。

もう一つの一般的な合金は60-40で、融点は少し高く、融解もスムーズにはいきません。

電子機器のはんだ付けに使用されるその他の合金には、ビスマス（Bi）ベースの合金とインジウム（In）合金があります。 いずれも低温用途向けの合金です。 数字は合金中の各金属のパーセンテージを示しています。

一般的に、これらの合金は表面実装デバイス（SMD）のはんだ付けで使用されます。ビスマス-スズ（58Bi42Sn）およびビスマス-スズ-銀（57Bi42Sn1Ag）は138°-140°Cで溶融します。これらは低温のはんだ付けに使用できます。時には、修理を容易にするために、既存の接合部を溶融させて融点を下げることもあります。

インジウム金属を含むはんだも、融点が非常に低いインジウム-スズ合金（52In48Sn）のように、118℃で溶けるものもあります。

ほとんどのはんだ合金は、フラックスを芯にしたワイヤー状で入手できます。また、ペースト状や球状のものもあります。

最も一般的なのは、中心にフラックスを塗ったワイヤーです。ワイヤーの直径は、0.010インチ（0.25mm）から0.125インチ（3.125mm）まで、幅広い種類があります。ジョイントのサイズと使用する熱源によって、適切な直径が決まります。

フラックスベースの小さなはんだ球で構成されるはんだペーストは、多くの場合、注射器で塗布されます。通常、表面実装デバイスのはんだ付けに使用されます。

===はんだボール ====

これらは、ボールグリッドアレイ（BGA）接続のチップのはんだを更新するなど、特殊な目的で使用される均一な大きさのはんだの小さな球です。

はんだは接合部分を形成する材料ですが、はんだを流し、固着させるためにはフラックスが不可欠です。

はんだ付け用フラックスは、通常、松ヤニ（松の樹液から抽出）と活性剤として知られる反応性成分で構成される化合物です。主な目的は酸化物を除去することであり、これにより他の表面との結合が容易になり、溶融はんだの表面張力を低減します。

酸化物の層があるとはんだが金属に付着しないため、また高温では酸化物の層が形成されやすいため、はんだは接合面のクリーニングと保護の両方の役割を果たします。フラックスは、この酸化物の層をクリーニングし、接合部を再酸化から保護するために、活性化温度である約140℃まで加熱する必要があります。

フラックスは濡れ性を促進し、はんだが部品間の小さな隙間にも流れ込みやすくなります。これにより、より広い表面積で接合が行われ、結果としてより強固で導電性の高い接合が実現します。はんだがよりペースト状に溶けてしまうという問題を抱えている場合は、フラックスを追加することで、はんだをより液体の状態に近づけることができます。

ロジンは最も一般的なフラックスベースです。 また、他のフラックス特性を調整できる合成樹脂フラックスもあります。

一般的な活性剤は、アビエチン酸（松の樹液に天然に存在）、ハロゲン化物、および酸性または塩基性のいずれかであるアミンです。 それらの主な目的は、空気中にさらされた部品の表面に形成される酸化金属と化学反応を起こすことです。これらの活性剤は、金属酸化物を純粋な金属に戻すか、または可溶性の金属塩化物や金属塩を形成し、フラックスによって溶解または吸収されます。フラックスは、はんだ付けによって接合が形成される前に、金属と大気との間に保護バリアを形成し、さらなる酸化を防止します。

粘着性/ゲル状のフラックスは塗布しやすく、定着しやすいので、表面実装部品のはんだ付けによく使用されます。 これは、はんだ付け接続を行うための万能なフラックス形態です。

フラックスは少なすぎても問題が生じますが、多すぎることはほとんどないということを覚えておいてください。 余分なフラックスは除去できますが、フラックスが少なすぎると高品質のはんだ接合部は得られません。

フラックスには、ペースト状、粘着性（ゲル状）、液体状のタイプがあります。 また、はんだ線の芯材としても使用されています。 固形分の含有量は、通常、流動性と反比例します。 ペースト（固形分が最も多い）、次にゲル/粘着性、最後に液体（固形分が最も少ない）です。

ペースト状のフラックスは、硬いブラシで塗布することができます。

粘着性フラックスは、多くの場合、注射器で塗布され、はんだ付けする際に小さな部品を所定の位置に固定するために使用されます（そのため粘着性）。

液体フラックスは、柔らかいブラシまたはフラックスペンで塗布され、一度に複数の接続部分に塗布するのが容易です。

フラックスには、いくつかの特性があり、説明的な型指定子で示されています。 その中には以下のようなものがあります。

• フラックスベースまたはビヒクル（主成分）
  • ロジン（R）非常に優れた汎用材料。主にリワーク/修理に使用されます。
  • レジン（REまたはRES）ロジンの代替品。
  • 水溶性 - 通常、侵食性が高く、塗布後は必ず洗浄が必要です。
    • 無機（IN）
    • 有機（OR）
• 活性化とは、フラックスが酸化物を除去する度合いを指します。活性化が強すぎると腐食が通常より進行するため、必ずしも良いとは限りません。活性化は活性剤によって行われます。ロジンなど一部の車両には、酸性の活性剤が組み込まれています。
  • 低/なし (L)
  • 中/やや活性化 (M)
  • 高/活性化 (H)
• ハロゲン化物 - これは酸化物の除去に役立ちますが、煙や蒸気の毒性が増すほか、クリーニングも必要になります。現在ではハロゲン化物を含むフラックスは少なくなっています。
  • 指定語尾のハロゲン化物なし (0)。
  • 指定語尾のハロゲン化物あり (1)。

A flux pen with no-clean flux

フラックスを無洗浄と表記する場合があります。これは別の種類のフラックスではなく、はんだ付けプロセス後にフラックスが残す残留物に関係しています。無洗浄とは、フラックスが残した残留物がプリント基板上のコンポーネントに問題を引き起こす可能性が低いことを意味します。

腐食は、クリーン/ノークリーン指定において主に評価される項目です。フラックスの残留物は依然として導電性である可能性があります。多くの場合、ノークリーンにおけるフラックスベースの量は減らされているため、導電性の残留物が残る可能性は低くなります。

プリント基板が部品でぎっしり埋め尽くされ、洗浄がほぼ不可能な場合、無洗浄はメリットがあります。修理を行う場合にも、無洗浄は非常に役立ちます。それでも、可能であれば、無洗浄であろうとなかろうと、基板からフラックス残渣を洗浄するのが一般的には望ましいです。

主な消耗品は、銅製の半田吸取線です。これは非常に細い銅線を編み込んでリボン状にしたものです。通常、乾燥したフラックスがすでに塗布されています。接合部に当てて加熱すると、接合部から出た半田がこのリボンに吸収され、部品を取り外すことができます。接合部自体にフラックスを少し追加して、それからこのリボンを使用すると、性能が向上する可能性があります。

はんだ吸取線は常に手元に置いておくべきです。 幅の異なるものがいくつかあり、はんだ吸取線にフラックスがすでに含まれているものもあります。 ミスは起こり得ますが、はんだ吸取線はミスを修正する便利な方法です。

ハンダ付けを行う際には、特にプリント基板の場合、フラックスやフラックスの残留物をきれいに取り除く必要があります（「ノークリーン」フラックスの場合でも）。これにはいくつかの方法があります。フラックスを溶解するには：

• フラックス除去剤が最も適していると思われます。現在使用しているフラックスに適合するフラックス除去剤を使用してください。
• 91～99%のイソプロピルアルコールは、ほぼ万能のフラックス溶解剤です。
• 頑固な汚れを落とすにはアセトンを使用できますが、注意が必要です。アセトンは多くの異なるプラスチックを溶解し、回路基板やチップ自体のマーキングを除去するのに最適です。基板が膨潤したり、その他の損傷が発生しないか、事前にテストを行うことをお勧めします。
• 水溶性フラックスには蒸留水や脱イオン水が最適です。ほとんどの場合、他の洗浄剤では効果がなかったり、効果が不十分であったりします。

清掃の際には、綿棒（耳掃除用のものとは異なり、長い木の棒に綿がついたもの）や糸くずの出ないウェットティッシュを使用することをお勧めします。 ケチらずに。

これは、はんだごてをより効果的に使用する方法ではありません。はんだごてのこて先は、安価なものでない限り、交換可能です。交換可能なこて先には、2つの目的があります。

1. こて先を交換できるので、他の形状のものが利用可能であれば、作業に最適な形状のこて先を使用できます。
2. 摩耗したこて先を交換できます。

ほとんどのはんだごては、銅に鉄メッキを施したこて先を使用しています。こて先が摩耗する主な原因は、過熱による酸化で鉄メッキが損傷することです。メッキが損傷した場合は、こて先を廃棄しなければなりません。残念ながら、こて先が交換できないはんだごての場合は、本体ごと廃棄しなければなりません。

可能であれば、2種類のテープを用意しておくとよいでしょう。

• ペインター用のマスキングテープは、スルーホール部品を固定したり、軽作業の熱遮蔽を行う場合など、低温での作業に非常に便利です。
• Polyimide Tape (一般的にはKapton™) は、特定のエリアのみを加熱したい場合の熱遮蔽用です。通常の上限は260℃ですが、400℃まで使用できます。

はんだ付け用語集

はんだ付けと吸い取り接続の方法

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