コラム パーツとツールの達人

鉛フリーはんだは、前回も紹介したように従来の鉛を含んだはんだと比較して、融点が約40度ほど上昇しています。そのため初期には、この温度の上昇によるさまざまなトラブルが発生しました。

まず最初に問題となったのが、はんだゴテです。単に鉛フリーのはんだを溶かすという目的だけなら、従来のはんだゴテでもとりあえずは対応可能です。でも実際に使ってみると、温度の低いものではヌレが不足しやすく、高過ぎるとはんだの酸化が早くなるという問題が出てきました。さらに表面実装の部品などを取り付けるときに、部品の足の方にはんだが吸い上げられて、接合面のはんだが薄くなる「ウィッキング」とういう現象が発生することもあります。これは実装面よりも足の部分が先に温度が上がりやすいために起こるものです。

そして鉛フリーはんだを使い続けていると、コテ先の鉄メッキ部分に穴があいて、芯の一部ががむき出しになるという現象も起きました。これは、コテ先にメッキされた鉄がはんだに含まれる錫と結びつくことが原因であり、従来のはんだゴテでも長時間の使用によって発生することはありました。しかしながら、鉛フリーとなって錫の割合が増えたことに加え、温度が上昇したことで従来を大幅に上回るスピードで鉄メッキ部分が食われる結果となったのです。

続いて基板側で問題となったのは、「はんだボール」でした。これは、糸はんだの中に封印されているフラックスが急激に熱せられることで、一種の爆発を起こすために発生するものです。そのフラックスの爆発によってはんだの飛沫が周囲に飛び散り、表面張力によってボール状の塊となります。それが端子などの隙間に入って、ショートの原因となるというものです。

またこのほかにも、熱破壊を起こしやすい半導体などのはんだ付けがやりにくくなったり、融点が上昇したため、従来のフラックスでは揮発が早すぎて効果が弱まるなどの問題もあります。さらには広い範囲にはんだを塗布したときなど、はんだが固まるときの温度差によって「引け巣」と呼ばれるクラックが発生することもあり、これらも鉛フリーはんだの熱による弊害といってもいいでしょう。

続いて熱に起因する問題以外では、応力のかかる部分に「ウイスカー」と呼ばれる金属結晶のヒゲが発生したり、はんだ自体が時間経過とともに破断する「クリープ現象」が発生することもあります。これらは、は他のトラブルと異なり後日に発生するため、製作直後の点検で発見できないのがやっかいなところです。

現在のところ、以上のような点が鉛フリーはんだを使うことで発生しやすいトラブルとして一般的なところです。このほかにも、はんだ槽やクリームはんだでのみで発生する問題や、特殊な条件下で発生する可能性のあるトラブルもいくつかありますが、これらに関しては業務用途や特殊な環境下でのみの問題でもあるため、この場では割愛します。