プリント基板のはんだ付け 基本技術と概要

はんだ付けとは、他の金属に比べて融点が低いはんだと呼ばれる溶融金属で金属部品を接合することです。はんだ付けはエレクトロニクス産業において非常に重要であり、電気部品を接合する主要な方法です。はんだ付けの材料には、品質や融点によってさまざまな種類があります。最も一般的な組み合わせは、錫または鉛の金属合金に銀または真鍮を混ぜたものです。はんだごてで金属を溶かすことで、接着剤のように2つの部品をつなぐことができる。はんだが冷えて固まると、2つの部品は1つの部品になる。

PCBはんだ付けでは、可溶性金属合金であるはんだを使用して電子部品をPCBに接合します。はんだは加熱されると溶融し、冷えると部品のリードとPCBパッドの間に強力な電気的・機械的結合を形成します。適切なはんだ付けにより、部品が確実に取り付けられ、電気的接続が確実になります。 このブログでは、スルーホールPCBはんだ付けの基本を探求し、クリーンで効果的なはんだ接合を達成するために不可欠な技術、ツール、およびヒントを説明します。SMT部品とはんだ付けに関する詳細ガイドをご覧ください。

はんだ付けテクニックの種類

プリント基板のはんだ付けにはいくつかの方法がありますが、大きく分けて「ハードはんだ付け」と「ソフトはんだ付け」の2つのテクニックがあります。この2つの技術を比較してみましょう。

1. ソフトはんだ付けとは？

ソフトはんだ付けは、小さな部品を大きなプリント基板に取り付けるために使用されます。最も一般的なはんだ付け方法でもあります。単に部品をPCBに溶かすのではなく、フィラーメタルを使用して部品を基板に取り付ける必要があります。この合金は、部品と基板の間の結合剤として機能するため、はんだ付けプロセスでは非常に重要です。

2. 硬いはんだ付けとは？

固体のはんだを使用して、部品の穴全体に広がることによって、2つの異なる金属要素を結合するプロセスです。プロセスとして、硬いはんだ付けは、銀はんだ付けとろう付けとして知られる2つの小さなサブプロセスで構成されています。銀の合金で、多くの場合カドミウム銀が空間を埋める金属として使われる。銀は自由な個性を発揮するが、一般的に銀単体ではスペース・フィリングには理想的な選択ではない。そのため、信頼性の高い銀はんだを作るためには、通常、異なるフラックスが使用されます。

さらに、この記事は3つの部分に分かれており、基本的なはんだ付け技術のすべての主要な側面をカバーしています：

1- スルーホールPCBに必要なはんだ付けツールの基本

2- スルーホール部品のはんだ付け技術

スルーホールPCBのはんだ付けに必要なツール

はんだ付けのテクニックを学ぶ前に、適切なツールを用意することが重要です。ここでは、はんだ付けに必要な道具を紹介しよう：

・はんだごて：はんだ付けの主な道具で、はんだを熱して溶かすために使用する。温度調節が可能で、先端が細いものを選ぶと正確な作業ができます。最適なはんだごての種類と選び方をご覧ください。

・はんだメタル： 金属の合金で、一般的には錫と鉛の混合物、または鉛を含まない代替品。フラックスが内蔵されているため、電子機器ではロジン芯はんだが一般的。

・フラックス: 酸化を除去し、はんだの流れを促進する化学洗浄剤。フラックスが内蔵されているはんだ（ロジンコア）もあるが、作業によっては追加のフラックスが必要な場合もある。

・はんだ付け台： 使用しないときにはんだごてを置くホルダーで、こて先を洗うスポンジが内蔵されていることが多い。

・はんだ吸い取りポンプまたはこて先：余分なはんだを取り除いたり、間違いを修正したりするための道具。

・ピンセット： 小さな部品を扱い、はんだ付けの際に所定の位置に固定する。

・拡大鏡または顕微鏡： 特に小さな部品のはんだ接合部の検査に役立ちます。

・安全装置： はんだの飛沫から目を保護するためのゴーグルや、有害なヒュームを除去するためのヒュームエクストラクターやファンなど。

PCBスルーホール部品のはんだ付け方法

1. はんだごてを錫メッキする

はんだごての準備には、「すずめっき」と呼ばれる工程があります。はんだごての熱をはんだ面に伝えやすくします。はんだごての使用前と使用後にすずをすることで、こて先を保護し、寿命を延ばすことができます。コテ先が熱くなったら、新しい作業を始める前に、濡れたスポンジでコテ先を拭き、きれいにします。きれいになったら、コテ先をはんだに浸し、完全にコーティングされるようにします。こて先にはんだがまんべんなく行き渡ったら、はんだ付けの準備完了です。

2. PCB表面の準備

PCBでも他の表面でも、はんだ付けはきれいな表面から始めるのが一番です。はんだ付けに影響を与える可能性のあるほこりやその他のゴミを取り除くために、工業用クリーニングワイプまたはアセトンクリーナーで表面をきれいにします。

3. 部品を配置する

最初に使う小さな部品を選び、表面の所定の位置に配置します。PCBに部品を配置する際、スルーホールに部品を挿入することがあります。部品がPCB上の所定の位置に固定されない場合は、基板の下でリード線を少し曲げて固定することができます。

4. 接合部を加熱する

接合部を加熱することで、コテの熱がプリント基板に伝わり、はんだ付けの準備ができます。コテ先に少量のはんだを付けた状態で、コテ先を部品のリードと基板に接触させます。こて先をこれらの部品に接続することは、はんだがこれらを確実にくっつけ、適切に加熱するために非常に重要です。

5. 接合部をはんだ付けする

これで、接合部をはんだ付けする準備ができました。はんだは、加熱した接合部に直接塗ります。しっかりと正しく加熱されていれば、熱い接合部ははんだを溶かすのに十分で、はんだが自由に流れ始めます。

6. 接合部の検査とリード線のトリミング

接合部が冷めたら、目視で適切かどうか確認します。はんだ接合部に満足したら、接合部のすぐ上のリード線と余分なワイヤーを切り詰めます。完成したはんだ接合部は、滑らかで光沢のある円錐形になるはずです。残りの部品をはんだ付けし、表面から余分なフラックスを取り除いて完成です。

はんだ付けの簡単なコツ

はんだ付けのベテランでも忘れてしまうことがある、常識的なアドバイスを紹介します：

1. はんだ付けのビットと工具： はんだ付け用のビットやはんだ材料には、さまざまな種類があります。はんだ付けに必要な道具や材料を選びましょう。

2. 良好な接合/ドライ・ジョイント： はんだが冷める前に部品を動かしたり、はんだに触れたりしないでください。はんだの量は、少なすぎず多すぎず、適切な量でなければなりません。

3. 熱問題： 接続部を加熱する際には十分注意してください。加熱しすぎると、電子部品やPCBに損傷を与える可能性があります。部品を損傷する可能性を減らすため、部品のリードに金属製のワニ口クリップを取り付け、接続部から部品への熱の流れを減らしてください。

4. はんだごてのクリーニング： はんだ先端の寿命を延ばし、最適な性能を確保するため、ビットが適切に錫メッキされていることを確認し、酸化を防ぎます。錫メッキされたこて先では、溶けたはんだがスムーズに流れます。

よくあるはんだ付けの間違いとその回避法

コールドジョイント： コールド・ジョイントは、はんだが完全に溶融しない場合に発生し、接続が弱くなります。これを避けるには、はんだを塗る前に接合部が適切に加熱されていることを確認します。

ブリッジング： ブリッジは、余分なはんだが隣接する2つのパッドを接続し、短絡を引き起こす場合に起こります。これを防ぐには、先の細いはんだごてと最小限のはんだを使うか、はんだ吸い取りポンプや芯を使って余分なはんだを取り除く。

はんだ不足： はんだの量が少なすぎると、接合部が弱くなります。パッドと部品のリードを完全に覆うよう、十分なはんだを塗布してください。

はんだ付けの安全上のヒント

1. はんだごての取り扱いには注意してください： はんだごてを使用しないときは、必ずスタンドに入れ、熱いこて先に注意してください。

2. 換気の良い場所で作業する： はんだ付けからは、吸い込むと有害なガスが発生します。ヒュームエクストラクターまたは扇風機を使用して、ヒュームを拡散させる。

3. 保護具を着用する： 安全眼鏡と手袋を着用することで、はんだの飛散や火傷を防ぐことができます。

結論

回路基板のはんだ付けは、やりがいがある反面、マスターしがいのある技術です。基本を理解し、適切なツールを使用し、ベストプラクティスに従うことで、回路の長期的な性能を保証する信頼性と耐久性のあるはんだ接合を作成することができます。新しいプリント基板を組み立てる場合でも、既存のプリント基板を修理する場合でも、これらのスキルはすべてのエレクトロニクス・プロジェクトで役立ちます。はんだ付けを成功させるためには、安全注意事項を守り、換気の良い場所で作業し、作業スペースを清潔に整理整頓することを忘れないでください。当社のワールドクラスのPCBアセンブリサービスを体験するには、今すぐお見積もりください！