プロジェクトに適したはんだの融点を選択するにはどうすればよいでしょうか?

適切なはんだの融点を選択することは、プロジェクトを成功させる上で非常に重要です。はんだ付けでは、溶融金属合金を使用して 2 つ以上の金属部品を接合します。はんだの融点 (固体から液体に変わる温度) は、合金の組成によって異なります。ここでは、ニーズに最適な選択を行うためのガイドを紹介します。

はんだを理解する

まず、はんだとは何かを理解しましょう。はんだは、金属部品を接合するために使用される可溶性の金属合金です。はんだの融点は、固体から液体に変化する温度です。この温度は、はんだ合金の組成によって異なります。

最も一般的には、はんだはスズ、鉛、銀、銅などの金属を組み合わせて作られています。各金属には異なる融点があり、製造業者はそれらを異なる比率で混合することで、さまざまな用途に適した特定の融点のはんだを作成します。

はんだの融点とは何ですか?

はんだの融点は、合金によって異なりますが、通常 90 ～ 450°C (190 ～ 840°F、360 ～ 720 K) の範囲です。この広い範囲は、さまざまな業界でのはんだ付けの多様な用途と要件を反映しています。

• 一般的な合金最もよく使用されるはんだ合金は、180 ～ 190°C (360 ～ 370°F、450 ～ 460 K) で溶けます。これには、スズ鉛はんだや特定の鉛フリーはんだなどの一般的なタイプが含まれます。

一般的なはんだの種類とその融点

はんだの融点は、その組成によって大きく異なります。

鉛ベースのはんだの融点

鉛ベースのはんだは、通常、スズと鉛の混合物（一般的には 60/40 または 63/37 の比率）であり、長年にわたり業界標準となっています。63/37 はんだは 183°C（361°F）で溶け、融点が比較的低く、流動性が優れているため、電子機器によく使用されています。しかし、健康と環境への懸念から、鉛フリーの代替品が好まれ、その使用は減少しています。

古いタイプ	構成	融点（°C）	融点（°F）
60/40 錫鉛はんだ	錫60%、鉛40%	183-190	361-374
63/37 錫鉛はんだ	錫63%、鉛37%	183	361
SAC305 鉛フリーはんだ	錫96.5%、銀3%、銅0.5%	217-221	423-430
錫銀鉛フリーはんだ	錫96.5%、銀3.5%	221	430
錫銅鉛フリーはんだ	錫99.3%、銅0.7%	227	441
ビスマス系低温はんだ	ビスマス 58%、スズ 42%	138	280
高温はんだ（銀）	鉛93.5%、錫5%、銀1.5%	296	565
銀含有はんだ	錫62%、鉛36%、銀2%	179-190	354-374
錫鉛アンチモンはんだ	錫62%、鉛36%、アンチモン2%	178-190	352-374
ニッケル系高温はんだ	ニッケル基合金	450+	842+

鉛フリーはんだの融点

鉛ベースのはんだに対する規制に対応して、鉛フリーの代替品が人気を博しています。これらには通常、少量の銀、銅、またはビスマスが混合されたスズが含まれています。鉛フリーのはんだは一般に融点が高く、多くの場合 217°C ～ 227°C (423°F ～ 441°F) の範囲です。

さまざまな鉛フリーはんだの組成と融点の内訳は次のとおりです。

はんだ合金組成（重量％）	構成の詳細	融解温度（°C）	融点（°F）
97% インジウム/3% 銀	インジウム銀	143°C	289°F
95.5% スズ/3.9% 銀/0.6% 銅	錫・銀・銅	217°C	423°F
95% スズ/5% アンチモン	スズアンチモン	232°C - 240°C	450°F–464°F
95% スズ/5% 銀	錫銀	221°C - 240°C	430°F–464°F
95.6% スズ/3.5% 銀/0.9% 銅	錫・銀・銅	217°C	423°F
65% スズ/25% 銀/10% アンチモン	錫・銀・アンチモン	233°C	451°F
91% スズ/9% 亜鉛	錫亜鉛	199°C	390°F
95% 亜鉛/5% アルミニウム	亜鉛アルミニウム	382°C	720°F
58% ビスマス/42% スズ	ビスマス-スズ	138°C	280°F
97% スズ/2% 銅/0.8% アンチモン/0.2% 銀	錫-銅-銀	226°C - 228°C	439°F–442°F
95.5% スズ/3.5% 銀/1% 亜鉛	錫-銀-亜鉛	218°C - 221°C	424°F–430°F
96% スズ/4% 銀	錫銀	221°C - 225°C	430°F–437°F
91.5% スズ/8.5% アンチモン	スズアンチモン	232°C - 240°C	450°F–464°F
97.5% スズ/2.5% 銀	錫銀	221°C - 226°C	430°F–439°F
97% スズ/3% 銅	錫銅	227°C - 300°C	441°F–572°F

アプリケーションベースの選択

• 高温プロセス: 融点の高いはんだの使用を検討してください。 95% スズ/5% アンチモン （232°C – 240°C / 450°F – 464°F）または 95% 亜鉛/5% アルミニウム (382°C / 720°F) 初期のはんだをリフローすることなく、複数の熱サイクルに耐えます。
• 低温プロセス: 熱に敏感な部品には、融点の低いはんだを使用してください。 97% インジウム/3% 銀 （143°C / 289°F）または 58% ビスマス/42% スズ 損傷を防ぐために、138°C / 280°F 以上に加熱してください。

銀はんだの融点

銀はんだは、ハードはんだとも呼ばれ、銀の含有率が高く、ジュエリー作りや配管などの高強度用途に使用されます。融点がはるかに高く、600°C (1112°F) を超えることもよくあります。このタイプのはんだは、より多くの熱を必要としますが、非常に強力な接合部が得られるため、耐久性が重要な用途に最適です。(銀はんだについて詳しく知りたい場合は、 銀の融点（こちらをクリックしてください）

銅はんだの融点

融点が約1083°C（1981°F）の銅はんだは、高温用途に使用されます。一般的なはんだ付け作業ではあまり一般的ではありませんが、HVACなどの特定の業界では不可欠です。（銅はんだについて詳しく知りたい場合は、 銅の融点（こちらをクリックしてください）

鉛合金はんだの代わりに金合金はんだを選択する理由は何ですか?

Au80Sn20 のような金合金はんだは、高温性能に優れているため、鉛ベースのはんだよりもよく選ばれます。融点が 327°C の鉛ベースのはんだは、245°C を超えると強度が低下するため、高温プロセス中に問題が発生することがあります。対照的に、融点が 80°C の Au20Sn280 は、同様の条件下で強度をよりよく維持します。

このため、金合金はんだは、約 250 ～ 260°C で行われるリフローはんだ付けやウェーブはんだ付けなどの最終組み立て工程を伴う用途に最適です。柔らかくなりすぎる鉛ベースのはんだとは異なり、過熱の可能性がある場合でも、信頼性が高く耐久性のある接合部を保証します。

非共晶合金ではなく共晶合金を選択する理由は何ですか?

共晶合金は単一の温度で溶解して固化するため、はんだ付けがより速く、より効率的になり、固定が簡単になります。これにより、接合品質が最適化され、コストが節約されます。ただし、非共晶合金は冷却中に固液相を経るため、高温割れのリスクが高まり、より複雑なプロセス調整が必要になります。そのため、はんだ付けの速度と信頼性の点から、共晶合金が好まれます。

どのはんだを使用すればよいですか?

はんだ合金の選択は、はんだの融点とその後の熱処理という 300 つの主な基準に左右されます。複数の熱処理ステップを伴うプロセスでは、約 220°C で融解する高鉛 (Pb) 合金などの高温はんだを最初に使用できます。これにより、150°C の錫銀 (SnAg) や XNUMX°C のインジウムベースのはんだなどの低温合金を使用した後続のはんだ付けが可能になり、デバイスの整合性を損なうことなく柔軟性が得られます。

逆に、熱に敏感な部品を扱う用途では、低温はんだが不可欠です。これらのはんだの融点は 150°C 未満、場合によっては 100°C まで下がり、繊細な部品を熱による損傷から保護します。はんだの選択は、基本的に、プロセスの特定の熱要件を満たす融点によって決まります。

はんだを選択する際に考慮すべき要素

プロジェクトに適したはんだの融点を選択するときは、次の要素を考慮してください。

コンポーネントの感度

はんだ付けする部品によって、はんだの融点が決まります。たとえば、繊細な電子部品は高温で損傷を受ける可能性があるため、融点の低いはんだが適しています。逆に、配管や金属加工のプロジェクトでは、より強力な接合部を提供する融点の高いはんだが適している場合があります。

アプリケーション環境

はんだ付け接合部が使用される環境を考慮してください。高融点のはんだは、熱下でもその完全性をよりよく維持するため、高温環境に適しています。たとえば、自動車や航空宇宙の用途では、高温に耐えられるはんだが求められることがよくあります。

関節の強さ

はんだ接合部の必要な強度も重要な要素です。銀はんだなどの高融点はんだは非常に強力な接合部を形成するため、接合部にストレスがかかる機械的な用途に最適です。それほど要求が厳しくない用途では、標準的な鉛フリーはんだまたは鉛ベースのはんだで十分でしょう。

規制要件

場合によっては、規制がはんだの選択に影響します。多くの国では、鉛ベースのはんだは毒性があるため、その使用が制限されています。現地の規制をよく理解して、遵守するようにしてください。

はんだの融点はなぜ重要ですか?

はんだの融点は、はんだが溶けて固まる温度を決定するため非常に重要です。これは、はんだ付けプロセスにいくつかの影響を与えます。

1. プロセスの互換性: 損傷を防ぐために、はんだの融点は、関係する部品や材料の熱限界と一致する必要があります。
2. リフローはんだ付け: 融点の高いはんだを使用すると、以前の接合部をリフローすることなく複数のはんだ付けステップを実行できるため、複雑なアセンブリには不可欠です。
3. 熱感度: 温度に敏感な部品では、過熱や損傷を防ぐために、低融点はんだが必要です。
4. ジョイント信頼性: 適切な融点により、動作ストレスに耐えて故障しない、強力で耐久性のあるはんだ接合部が確保されます。

融点に基づいて適切なはんだを選択することで、効率的で安全かつ信頼性の高いはんだ付けプロセスが保証されます。

プロジェクトの詳細と要件

各プロジェクトには独自の要件があり、これらを理解することで、はんだの選択に役立ちます。

• エレクトロニクスプロジェクト: ほとんどの電子機器では、従来の 60/40 錫鉛のような低融点はんだ、または SAC305 (錫 96.5%、銀 3%、銅 0.5%) のような鉛フリーの代替品が一般的です。これらのはんだは扱いやすく、敏感な部品への熱による損傷のリスクを最小限に抑えます。
• 配管： 配管の場合、健康規制により鉛フリーはんだが必須です。配管用と表示されているはんだを探し、安全基準を満たしていることを確認してください。
• ジュエリーメイキング: ジュエリーのような細かくて繊細な作業には、強度と高い融点を持つ銀ろうがよく使用され、耐久性があり見た目も美しい接合部を実現します。

はんだ付けの実践的なヒント

適切なはんだの選び方がわかったところで、はんだ付けプロジェクトを成功させるための実用的なヒントをいくつか紹介します。

• きれいな表面: はんだ付けする表面がきれいで、酸化物や汚染物質がないことを確認してください。必要に応じて、目の細かいサンドペーパーまたはワイヤー ブラシを使用してください。
• Flux を使用する: フラックスは酸化を防ぎ、強力な接着を確保するために不可欠です。多くのはんだにはフラックス コアが付属していますが、扱いにくい材料の場合は追加のフラックスが必要になる場合があります。
• 適切な加熱: 作業に適したはんだごてまたはトーチを使用してください。選択したはんだに適した温度に予熱されていることを確認してください。はんだに直接ではなく接合部に熱を加え、はんだが接合部に流れ込むようにします。

最終的な考え

適切なはんだ融点を選択するには、コンポーネントのニーズ、動作環境、規制要件のバランスを取る必要があります。さまざまなはんだの種類の特性とその用途を理解することで、情報に基づいた決定を下すことができ、信頼性が高く耐久性のあるはんだ接合部を実現できます。はんだ付けを楽しんでください。

これらの要素とヒントを考慮することで、プロジェクトに適したはんだを確実に選択でき、最終製品のパフォーマンスと信頼性が向上します。

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