はんだ 付け と は。 はんだ付けの基本

上手く行く半田付けのコツ

はんだ 付け と は

何故、付くのか。 確かに見かけ上のはんだ付けは簡単です。 しかしながら、電子機器に求められる信頼性を満たすためのはんだ付けには、それなりの理論に裏付けられた技量が求められます。 初めに、接着剤などでモノを付けるのとはんだ付けとでは仕組みが異なることを理解しておきましょう。 例えば、銅のはんだ付けでは、はんだに含まれる錫 すず:Sn が銅 Cu の内部に拡散されて境界面に、銅とすずの合金層が形成されます。 <図1> はんだ付けではこの「合金層の形成」が必須要件になります。 言い換えると、合金層が形成されない物質にははんだ付けできません。 はんだ付けでは、はんだが対象物に馴染んで拡がることを「ぬれ(濡れ)」と呼びますが、濡れの良い状態では、はんだが美しく裾を引き、合金層が広く均一に形成されていることを意味します。 <図2> はんだは温度が高い部分に向かって流れることも覚えてください。 はんだ付けはプリントパターンと部品リードなど、二つ以上のものを接続します。 このときに一方だけへの加熱や、こてではんだを溶かすだけでは低温部となる相手方にはんだが拡がらずに濡れも生じません。 はんだが溶ける以前に接続する対象(二つであれば双方)が高い温度にあることが重要です。 実験や試作をしたり、自動機では実装できない部品を取り付けたりする際にははんだごてを使うマニュアルはんだ付け、いわゆる「手はんだ」をします。 手はんだはエレクトロニクスの基本技ですから、エンジニアであれば必ずマスターしておかなければなりません。 はんだ付け上達のポイントは、ずばり「温度」です。 具体的には、はんだの融点、はんだ付け部、こて先の三つの温度関係を知ることです。 まずは、はんだ自身の融点。 マニュアルはんだ付けでは、はんだの融点の他に「はんだ付けする部分の温度」とはんだごての「こて先温度」との関係を把握しましょう。 これより低くても高くても上手くありません。 当然ながら、こて先の温度は最適温度よりもさらに高くなります。 何事にも「適切なツール」は必要ですが「道具は使いよう」であることも忘れないでください。 <図3-A>は、こて先の設定温度を同じにした3種類のはんだごてについて [はんだ付け時の温度パターン] を描いたものです。 同図に赤線で示したものは比較的熱容量の大きなはんだごてを使った場合を示していますが、はんだ付け部の温度が最適温度を超えてしまっています。 反対に緑色の線は熱容量が小さいためにこて先の温度が下がってはんだ付け部の温度が上がりきらず、最適温度に達していません。 <図3-A>は、はんだ付けの対象に適したはんだごてとこて先の選択を示唆していますが、<図3-B>はこて先の温度設定を上手く調節すれば、何れのはんだごてでもはんだ付け部を最適温度にすることができることを示しています。 つまり、適切なはんだごてとこて先の選定と同様に、はんだ付け部の状態に合わせたこて先温度設定をするのがポイントです。 この際、自らの目で良否を見極めるスキルも求められることになります。 <図4>にはんだ不良の例を掲げました。 <図2>に示した適切なはんだ付け例と比べると違いがよく分かると思います。 ちなみに、対象物の表面が酸化していると、合金層が形成できないので正しくはんだ付けされません。 ワックス処理されたクルマやサトイモの葉などに雨滴が落ちたときの様にはんだが玉状になる「イモはんだ」になってしまいます。 はんだに含まれるフラックスは酸化皮膜を除去し濡れを良くするためのものですが、はんだ付の対象物は表面が清浄で酸化していないことも大切なことです。 道具も専用じゃないとまずいですか。 鉛フリーのはんだは、共晶はんだと比べて融点が高いため、はんだ付けの最適温度が上がります。 濡れ性も劣り、はんだ付けは少し難しくなりますが、基本的にはこれまでと同様にはんだ付けできます。 作業上のコツは熱を対象物に効率よく伝えることです。 素早く効率よく熱を伝えるのは鉛フリーに限ったことではないのですが、鉛フリーはんだでは高い温度が必要となるためいっそうの心がけが必要です。 具体的にはこて先の温度の最適設定、対象に合致したこて先形状の選定、そして素早く効率よく熱を伝えるスキルを身につけることです。 濡れ性を良くするためには適切なフラックスを使用することも重要です。 図5:ダメージを受けたこて先 なお、融点に合わせてこて先温度も高く設定する必要があるわけですが、高温度のこて先は劣化が早まります<図5>。 したがって、むやみに高温にはできず、その意味では温度設定が出来ないタイプのはんだごては鉛フリーには適しません。 こて先の酸化は、はんだから鉛が無くなることでも早まります。 鉛は他と結合しにくいため酸化を防ぐ作用があったのに対して、鉛フリーはんだでは活性の高い錫が主体だからです。 酸化を防いで作業性をより高めるために、はんだ付け時に窒素ガスを吹き付けるといったことも行われています。 なお、はんだに含有されているフラックスは、はんだ付け対象などの銅に生成した酸化膜を除去しますが、鉄メッキされたこて先の酸化膜や付着した酸化物を除去する能力はありません。 このため、はんだ付けに際してはこて先を常にクリーニングする必要があります。 最近では、より酸化しにくいようにワイアタイプのクリーニングツール<図6>等も用意されています。

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はんだ付け

はんだ 付け と は

はんだ付けとは? はんだ付けとは、 熱で溶かした「はんだ」を使って、金属同士をくっつける作業のことです。 「はんだ」というのは、鉛とスズを主成分とした合金のことで、のちに書いていきますが、色々な説はあるものの「はんだ」の由来というものは明らかにはなっていないようです。 ちなみに「はんだ」を英語にすると「 solder」という単語になります。 また、辞書で「solder」と引くと、やはり「はんだ」と訳されるようです。 つまり「はんだ」は「はんだ」以外に表現のしようがないということになりますね。 溶着の一種でもあるので、別名を「ろう接」なんて呼ぶ場合もありますが、一般的ではありません。 はんだ付けをすると、接合した金属と金属の間に導電性ができるため、 電子部品・電線・プリント基板・端子・コネクタなどの配線部品を接合し、電気回路を形成する用途で使われます。 はんだづけに関する用途別の温度やコツについては、で詳しく解説されているので参考にしてみると良いでしょう。 はんだごてとは? 名前から察すればすぐにわかると思いますが、 「はんだ付け」をする際に使用する工具のことを「はんだごて」または「はんだこて」といいます。 「はんだ付け」は金属が接合している部分を加熱して溶かしてくっつける、という作業ですが、主にこの「加熱」の部分を担うのがこの「はんだごて」です。 はんだごての種類や使い方、おすすめ品などについては、で細かく解説していますので参考にしてみると良いでしょう。 はんだ付けによる電線の接続 次に電線同士を接続する際に行うはんだ付けについて説明させていただきます。 2本のケーブルの電線を接続する時には、被覆を剥いだ電線をお互いに巻き付けた上からはんだ付けします。 次に絶縁テープをはんだ付けした接続点を電線の被覆と同じ厚みになるまで巻き付けて保護します。 はんだ付けをするのは、電線の表面が酸化して接触不良が発生するのを防ぐためです。 はんだ付けの歴史(由来) 3000年以上前の古代エジプト時代の出土品の装飾品にはんだ付けをしたものがみられるとのことです。 ギリシア・ローマ時代の水道配管工事には鉛管が使用され、はんだ付けをしたとの記録も残されています。 日本では、平安時代の文献にはんだ付けの記載があります。 はんだ(半田)の語源は、宮城県の伊達にあった半田銀山から、はんだの原料となる鉛が発掘されていたことに由来する、という説が有名ですが、確固たる証拠が存在しないというのが事実です。 ちなみに半田銀山は1950年に閉鎖しています。 現在ではRoHS指令により半田の鉛の量が0. 1%以下に規制されています。 そこで鉛のフリー化が進み、錫が50~60%、残りの成分は溶融温度、強度などの要求仕様により配合が異なり銀、銅、亜鉛等の合金となっています。 おわりに 今回は電気工事において必要なことが多い「はんだ付け」について、簡単に説明してみました。 ただ、概要としてざっくり書いていっただけなので正直これだけじゃピンとこねーよ!という人もいるかもしれません。 そういう方はさきほども載せましたが「」というサイトが非常にわかりやすく、参考になります。 お時間のある方は見てみてくださいね。

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【はんだ付け】基礎からコツ、不良事例とその対策、資格までご紹介!

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製造の概要・基本 基板実装について 基板実装(プリント基板実装)とは、プリント基板に電子部品を接合し、電子回路として機能するようにする工程です。 電子部品を接合する方法として「はんだ付け」が用いられます。 また、電子部品の接合には、「挿入実装(IMT:Insertion Mount Technology)」「表面実装(SMT:Surface Mount Technology)」という2つの方法があります。 そのほかむき出しの半導体に電極を設けてプリント基板に実装する「ベアチップ実装」などもありますが、今回は基本的な「挿入実装(IMT:Insertion Mount Technology)」「表面実装(SMT:Surface Mount Technology)」について説明します。 挿入実装(IMT:Insertion Mount Technology) 挿入実装(IMT:Insertion Mount Technology)は、プリント基板のスルーホール(穴)にリード(電極)を差し込み、はんだ付けで接合する実装方法です。 部品を基板上に配置するために基板が大きくなり、小型化が難しいという問題点があります。 表面実装(SMT:Surface Mount Technology) 現在の基板実装の主流が「表面実装(SMT:Surface Mount Technology)」です。 表面実装(SMT:Surface Mount Technology)では、スルーホール(穴)を使わず、基板表面にあるパッド(ランド)に電子部品の電極をはんだ付けします。 挿入実装(IMT:Insertion Mount Technology)のようにリード(電極)が貫通しないので、基板の両面を利用して多くの電子部品を配置でき、小型化できることがメリットです。 また、表面実装用のリードがない小型・高密度な電子部品を「表面実装部品(SMD:Surface Mount Device)」と呼びます。 ブローホールとは、ソルダフィレットにできる孔のことです。 はんだ内で発生したガスが表面まで浮き上がった状態で、スルーホール内部にボイドが発生して外観上は見えないこともあります。 ピンホールは、はんだ下に空洞ができ、表面に小さな穴が貫通している状態です。 どちらもガスの放出が原因で、プリント基板に水分や汚れ、ガスなどが付着していると発生しやすくなります。 濡れ不良 はんだ付けは、毛細血管現象と濡れ現象を利用して接合しています。 「濡れ」とは、はんだの馴染みやすさで、この性質を「濡れ性」と表現します。 使用するはんだの性質にもよりますが、はんだ付けを行う場所の油脂汚れ、はんだ付けの温度不足、フラックス量不足などでも濡れ不良が発生します。 ソルダボール(はんだボール) ICなどのピンの間ではんだが橋のようにつながる状態を「ブリッジ(ブリッジはんだ)」と呼び、ブリッジのように完全にはつながらずにはんだが角状に飛び出した状態を「つらら(ツノ)」と呼びます。 原因は、はんだ付けの温度が低い、時間が短い、濡れ不足、フラックスの問題などが考えられます。 いずれもショートの原因になります。 部品立ち・チップ立ち(ツームストーン・マンハッタン現象) ICなどを接合する際に片側のはんだ付けに不良があり、剥がれて部品が立ち上がってしまうことを「部品立ち・チップ立ち」と言います。 要因は、印刷ズレや実装ズレ、パッド設計の問題、はんだ過多などが考えられます。 部品立ち・チップ立ちを防ぐには、ランド寸法を小さくする、予熱をする、ソルダペースト塗布量を少なくするなどが考えられます。 イモはんだ(コールドジョイント) コテの温度が低すぎたり、当てる時間が短すぎたりすると発生する不良が「イモはんだ」です。 イモはんだは、濡れ不良が原因で、フィレットが丸みを帯びた形状になります。 また、イモはんだは、ボイドを引き起こす原因にもなり、導通不良にもつながります。 はんだ不足 送るはんだの量がすくない場合に起こる不良が「はんだ不足」です。 ランドやリードが汚れているときにも発生します。 最新画像処理システム検査事例 キーエンスの画像処理システム「XG-Xシリーズ」は、通常の画像センサに加えて3次元検査にも対応しています。 「XG-Xシリーズ」に3次元画像処理「XTカメラ」を接続することで、高さ・面積・体積などの計測が可能なので、はんだの量や大きさ、フィレット形状を正確に判別できます。 「XTカメラ」は方向依存性の無い4 投光RGBプロジェクターを使用しストライプパターンを投影、ワークからの反射光を944 万画素CMOS 撮像素子と専用プロセッサがリアルタイムに解析することで3D画像を生成します。 画像処理システム「XG-Xシリーズ」と3次元画像処理「XTカメラ」の組み合わせなら、インラインで3次元形状の見える化・数値化ができるので、生産の効率化と接合信頼性の保証を同時に実現できます。 このページでは、基板実装やはんだ付けの外観検査に必要な基礎知識を説明しました。 また、不良の種類や発生原因、外観検査の方法についても説明しました。 それらをまとめると、以下の通りです。 基板実装・はんだ付けの外観検査や寸法検査は、接合信頼性を保証するうえで重要。 顕微鏡や専用検査装置による抜取検査では、手間がかかる上目視検査のばらつきによって品質の保証が困難。 キーエンスの画像処理システムなら、1台で全数インライン検査でき、効率化と品質向上の両立が可能。 ワークによって、外観検査の方法もさまざまです。 最適な外観検査を行うには、それらの特徴を知り、正しく検査することが大切です。 このページで紹介した内容や、他のページに記載している外観検査の知識を1冊にまとめた資料「外観検査のすべて」は、下記からダウンロードできます。 画像処理システムの導入事例集とあわせてご覧ください。

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