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電子工作必見!クリームはんだ使い方の秘密

電子工作の世界において、「クリームはんだ使い方」はただのステップではありません。
それは、あなたのプロジェクトを次のレベルへと引き上げる魔法の鍵です。

多くの方が直面するのは、正しいクリームはんだの選択、正確な塗布方法、最適な加熱法といった一連のプロセスの複雑さ。

保存方法や安全管理に関する不安も加わり、趣味であるはずの電子工作が思わぬストレスに。

本記事では、そんなあなたの悩みに寄り添い、クリームはんだの選定から保存、さらに安全な使い方まで、一つひとつ丁寧に解説します。

この知識を手に入れれば、あなたも電子工作で見違えるほどの成果を出せるようになります。

精密な作業が苦手な方でも、この記事を読むことで、クリームはんだを使いこなす自信がつきます。

クリームはんだの可能性を最大限に引き出し、あなたの電子工作ライフをもっと豊かにしましょう。

クリームはんだは英語でSolderPasteと言います。

この記事の目次(クリックでジャンプ)

クリームはんだ使い方の基本

クリームはんだは電子工作の世界で欠かせない存在です。

その魅力と基本を優しい言葉で解き明かしていきましょう。

初心者の方でも安心して読み進められるように、わかりやすく説明しますね。

クリームはんだとは?基本から学ぶ

クリームはんだって聞いたことありますか?

これは、文字通りクリームのように柔らかいはんだです。

電子部品を基板にはんだ付けするために使われるんですよ。

普通のはんだと違いクリーム状なので、メタルマスク(Metalmask)という特殊なツールを使って基板の必要な部分にだけ正確に印刷して使用します。

クリームはんだ使用のメリットと基本原則

クリームはんだを使うと、電子工作がとってもスムーズに進みます。その理由を簡単にまとめてみました。

クリームはんだメリット
  • 精密な部品の配置が可能
    クリーム状なので、微細な部品もピッタリと配置できます。
  • 均一なはんだ付け
    はんだが均等に広がるので、美しく強固なはんだ付けが可能です。
  • 作業効率の向上
    メタルマスクを使って一気に多くの部位にはんだを塗れるので、作業がグンと速くなります。

はんだ付けって難しそう…と感じている方でも大丈夫。
クリームはんだなら、もっと手軽に、もっとキレイに作業を進められますよ。

クリームはんだの選び方と準備

クリームはんだを選ぶとき、ちょっとしたコツがあります。

組成や粒径に注目して、自分のプロジェクトにぴったり合ったものを見つけましょう。

ここでは、その選び方のポイントをやさしく解説します。

適切なクリームはんだの選定:組成と粒径

千住金属 微小部品実装用ソルダーペースト

クリームはんだを選ぶとき、最初にチェックしたいのが「組成」と「粒径」です。組成によってはんだの融点が異なり、粒径ははんだ付けする部品の大きさに影響します。自分の作業に合ったものを選ぶことで、作業の質がグッと上がりますよ。

部品サイズとメタルマスクを考慮した粒径の選び方

クリームはんだ粒径
  • 小さな部品を扱うなら、細かい粒径(Type4やType5)がおすすめ。
    特にType4が標準的で一番流通しており細かい部分にもきれいにはんだがのり、
    はみ出しを防ぐことができます。
  • メタルマスクを使ってはんだを印刷する場合、マスク穴と粒径が合っているかもポイント。合っていないと、はんだがうまく転写しないことがありますよ。

Type4とType5/6粒径:メリットと使用上の注意

クリームはんだ使用上の注意
  • Type4は最も一般的で、様々な部品に対応可能。0603チップより小さい部品には、Type5やType6の細かい粒径が適しています。
  • 注意点として、粒径が細かくなるほどコストは上がりますが、Type5ではその差が最近小さくなりました。Type5などの細かい粒径のはんだは、不濡れや未溶融のリスクが高まるので、温度管理には特に注意が必要です。

はんだ付けは、適切な材料選びから始まります。

クリームはんだを選ぶこの一歩が、プロジェクト成功の鍵を握っているんです。

次に進む前に、自分のニーズに合ったクリームはんだを見つけましょう。

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クリームはんだ印刷技術

クリームはんだを基板に塗るとき、少しのコツでぐんと作業が楽になります。

特に、メタルマスクを使った塗布方法は、きれいで正確なはんだ付けを可能にします。
ここでは、その方法と、上手に塗るためのテクニックを優しく解説します。

メタルマスクを使って基板にクリームはんだを印刷する方法

メタルマスクって、基板の上に置いて使う極薄い金属の板のこと。
基板ランドと同じ位置に開口されており、
この穴からはんだを基板にローリンングさせることで、必要な部分にだけきれいにはんだを印刷することができるんです。

STEP
基板ランドとメタルマスク開口位置を合わせる。

メタルマスクと基板をきれいにして、ぴったりと合わせます。

STEP
クリームはんだの印刷

スキージ(ゴムヘラや金属ヘラ)を使って、マスクの上からはんだをローリングさせ穴にはんだが入るようにします。

STEP
基板とメタルマスクを離す

はんだ印刷したら、ゆっくりとマスクを持ち上げます。そうすることで、基板にはんだが正確な位置に残ります。

メタルマスクがない場合は、シリンジ(注射器)を使用することではんだ供給することができます。

クリームはんだ印刷に関しては下記から

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クリームはんだ印刷技術(塗布)のテクニックと注意点

メタルマスクを使う方法は、とても便利ですが、いくつかのポイントに注意してくださいね。

注意点
  • マスクと基板の密着
    マスクが基板から浮かないようにしっかり固定することで、はんだのはみ出しを防げます。
  • 均一な圧力
    スキージを使う際は、均一な力で押し広げることが大切ではんだが均等に塗布されます。
  • 清潔な環境
    はんだ付けは、ほこりや油分が少ない清潔な環境で行い、はんだの品質が保つ。

クリームはんだが多少はみ出しても加熱時にセルフアライメント効果で吸収してくれますので心配いりません。

メタルマスクを使った印刷(塗布)は、一見難しそうに思えますが、ちょっとしたコツさえ掴めば、誰でもきれいにできるようになります。

この方法をマスターすれば、あなたの電子工作の幅がぐっと広がりますよ。

はんだディスペンサーについて

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クリームはんだの正しい加熱法

はんだ付けは、ただ部品を固定するだけではなく、電子回路の信頼性を左右します。

クリームはんだを使ったはんだ付けにおける正しい加熱法と、その品質を向上させるテクニックについて解説します。

温度プロファイルの設定:成功への鍵

組成Sn-3.0Ag0.5CuSn-1.0Ag-0.7Cu-Bi,InSn-0.7Cu-0.05Ni-Ge
組成タイプ標準品低銀1.0%銀レス
固相線217℃211℃
液相線220℃222℃227℃

はんだ付けのプロセスにおいて、温度プロファイルの正確な設定は非常に重要です。
プロファイルは、基板上でどのように加熱されるかを示すもので高品質のはんだ付けに不可欠です。

基本的な温度プロファイルの理解

温度プロファイルは、プリヒート、リフロー(溶融)、クーリングの三段階から成ります。プリヒートで部品を適切な温度に温め、リフローではんだを溶かし、クーリングでゆっくり冷まします。この一連の流れが、均一で強固なはんだ接合を生み出します。

本格的な加熱は設備が必要なので電子工作には簡易加熱が有効です。

温度プロファイルの詳しい内容

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リフロー加熱とはんだごて加熱の使い分け

  • リフロー加熱は、特にSMD(表面実装デバイス)のような小さな部品に適しています。

    全体を一度に加熱できるため、効率的です。

    一方、はんだごて加熱は、個別の部品や修理作業に適しており、より手作業に近いアプローチが可能です。

HAKKOのはんだ付けは信頼性が高く電子工作にも有効です。

組成:Sn-3.0Ag0.5Cu

融点:217~219℃の一般的な鉛フリーはんだで一番流通している組成です。
錫96.5% 銀3% 銅0.5%の割合のはんだでSAC305(サックサンマルゴ)と言う方もおり鉛フリーはんだで一般的な組成で各メーカーフラックス性能で差別化している電子材料です。

組成:Sn-1.0Ag-0.7Cu-Bi,In

融点:211~222℃で地金相場(銀相場)が上昇すると毎回注目されるタイプで低銀はんだと言われています。銀が1%になっており銀含有量を抑えた、コストダウン要素が高いはんだです。
Sn-3.0Ag0.5Cu同様構成で運用可能で温度プロファイルの再設定が不要な物になります。

組成:Sn-0.7Cu-0.05Ni-Ge

融点:227℃でクリームはんだ合金内に銀が入っていないもので銀レスとも言われます。
錫、ニッケル、ゲルマニウムで構成された組成で融点がSAC305と比較して10℃高いはんだです。
銀が入っていない事によりコストダウン効果があります。

非常に接続強度が強いはんだ組成なのですが、一定の強度以上の圧力が加わると以外と脆く割れますので採用時の接続強度測定や振動試験等の検証するのが良いです。

オーソドックスなSn-3.0Ag0.5Cu と融点10℃の違うため温度プロファイルの再設定が必要のため、切替難易度が高く苦労すると思います。

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はんだ付けの品質向上テクニック

はんだ付けの品質を向上させるには、技術的なノウハウが必要で特に窒素を使った方法に焦点を当てます。

窒素を供給することのメリットと注意点

窒素ガスを使用すると、はんだの濡れ性が向上し、酸化を最小限に抑えることができます。
より濡れがあり、信頼性の高いはんだ付けが可能になります。

ただし、窒素供給装置には初期費用やメンテナンスコストがかかるため、コストと利益を慎重に考慮する必要があります。

電源不要、コンプレッサーエアーのみで窒素ガスを供給

はんだ付けはアートのようなもの。
正しい知識と技術を駆使することで、あなたの電子工作作品はさらに輝きを増します。
このセクションで紹介した加熱法とテクニックを活用して、品質の高いはんだ付けを目指しましょう。

実践!クリームはんだを用いたプロジェクト

これまでの知識を活かして、実際にクリームはんだを使ったはんだ付けに挑戦してみましょう。

リフロー加熱とはんだごて加熱の二つの方法について、いつどのように使い分けるべきかを紹介します。どちらもその場でのニーズに応じた適切な使い方がありますよ。

リフロー加熱とはんだごて加熱:適切な使い方

リフロー加熱とは、全体を一度に加熱する方法で、特に多くの部品を効率的にはんだ付けしたい場合に適しています。

一方、はんだごて加熱は、個々の部品に対してより細かい作業を行いたいときに使います。

  • リフロー加熱の場合
    • 多数の部品を一度にはんだ付けする大量生産や、小さな部品が密集している場合に最適です。
    • 温度プロファイルの設定が重要で、基板や部品を均一に加熱し、全体のはんだを一度に溶かします。
  • はんだごて加熱の場合
    • 修理作業やプロトタイプ製作、少量のはんだ付けに向いています。
    • 特定の部品に焦点を当てた精密作業が可能ですが、熱による部品のダメージに注意が必要です。
ポイント
  • プロジェクトに合わせて選ぶ
    大量に同作業をするならリフロー、少量で精密作業をするならはんだごてを選びましょう。
  • 温度管理を忘れずに
    どちらの方法を選んでも、適切な温度管理が成功のカギでリフローの場合は温度プロファイルの設定に注意しましょう。

どちらの方法も、それぞれにメリットがあります。
あなたに最適な方法を選んで、クリームはんだを上手に使いこなしてくださいね。
この知識を活かせば、電子工作はもっと楽しく、もっとクリエイティブになるはずです!

クリームはんだの長期保存と品質維持

クリームはんだは、適切に管理しないとその性能が低下してしまう可能性があります。
正しい保存方法と適切なメンテナンスを行うことで、その品質を長期間維持することができます。

万が一、保存状態が悪く品質が落ちてしまったクリームはんだも、適切な処理によって再び使用可能な状態に戻すことができます。ここでは、その方法をご紹介します。

クリームはんだの保存方法とメンテナンスのポイント

  • 適切な保存環境の確保
    • クリームはんだは、高温や直射日光を避け、涼しく乾燥した場所に保存してください。
      一般的には、冷蔵庫保管が推奨されます。
    • 容器はしっかりと閉じ、空気に触れないようにして酸化を防ぎます。できれば、元のパッケージのまま保存すると良いでしょう。
  • 温度管理
    • クリームはんだは、使用前には冷蔵庫から出して室温に戻してから開封することが重要です。
      結露などを防ぎ、はんだの品質を保つことができます。
  • 使用期限の確認
    • すべてのクリームはんだには使用期限があります。
      使用期限内に使い切れない場合は、小分けにして保存し、必要な量だけを取り出せるようにすると便利です。
  • 定期的な品質チェック
    • 長期保存しているクリームはんだは、使用前に一度品質をチェックしましょう。
      色や臭い、テクスチャーに変化がないか確認し、異常があれば新しいものを使用することが安全です。

保存したクリームはんだの品質復活テクニック

クリームはんだ再生
  • フラックスの追加
    長期保存によりフラックスが蒸発し、クリームはんだがボソボソになった場合、新たにフラックスを少量加えてよく混ぜることで、元の塗布しやすい状態に戻すことができます。これは、趣味の電子工作であれば、自分用に限り適用可能なテクニックです。
  • 業務用途では不適切
    しかし、この方法は業務用途には適していません。業務用では、品質基準を満たすために、常に新鮮で品質が保証されたクリームはんだの使用が求められます。

クリームはんだを長期保存する際には、これらのポイントに注意し、適切な保存方法と必要に応じた品質復活テクニックを活用することで、いつでも高品質なはんだ付けを実現できるようにしましょう。
趣味の電子工作では柔軟な対応が可能ですが、品質を最優先する業務用途では、より厳格な基準に従うことが重要です。

クリームはんだ使用時の安全管理

クリームはんだを使用する際には、高品質なはんだ付けを実現するだけでなく、安全面にも十分注意を払うことが重要です。

特に、健康と安全を守るための基本的な措置と、作業環境の安全性を確保するための局部排気の必要性に焦点を当てます。

健康と安全のための基本措置

クリームはんだの使用中に発生する煙は、有害な化学物質を含む可能性があるため、適切な保護措置を講じることが必要です。

安全対策
  • 適切な換気
    作業スペースには十分な換気が必要です。
    外気との交換を促進することで、有害な煙を効果的に排出できます。
  • 個人保護具の使用
    保護マスクやゴーグルなどの個人保護具を着用することで、目や呼吸器系を有害物質から守ります。
  • 作業後の手洗い
    はんだ付け作業後は、必ず手を洗い、皮膚に残った有害物質を洗い流しましょう。

局部排気の必要性と安全な作業環境の構築

はんだ付け時に発生する煙を効果的に排出し、作業環境を安全に保つためには、局部排気システムの設置が非常に有効です。

適切な排気システムの選定と設置

作業エリアの大きさや作業の頻度に応じて、適切な排気システムを選びましょう。
小規模な作業台用の排気ファンから、大規模な工場向けの排気システムまで、ニーズに合わせた様々なオプションがあります。

排気システムのメンテナンスと効果的な使用

定期的に排気システムのフィルターを交換し、ダクトを清掃することで、システムの効率を保ちます。作業時には必ず排気システムを稼働させ、有害な煙が呼吸器に入らないようにしましょう。

クリームはんだを使用する際には、これらの安全管理措置を適切に実施することで、健康へのリスクを最小限に抑えつつ、安全な作業環境を確保することができます。
安全は何よりも優先されるべきですので、作業を始める前に、これらの措置が十分に講じられていることを確認しましょう。

クリームはんだマスターガイド:基本から安全管理まで全て解説

クリームはんだは電子工作において欠かせない素材です。適切に使用すれば、精密な部品の配置から均一なはんだ付けまで、高品質な結果を得ることができます。本記事では、クリームはんだの基本から始まり、選び方、塗布技術、正しい加熱法、長期保存方法、そして安全管理まで、クリームはんだを使用する上で知っておくべきポイントを分かりやすく解説しました。

  • クリームはんだの選定では、組成と粒径が重要です。プロジェクトに合わせて適切なものを選びましょう。
  • 塗布技術では、メタルマスクを活用し、均一に、そして正確にはんだを印刷する方法を紹介しました。
  • 加熱法においては、温度プロファイルの設定が鍵となり、リフロー加熱とはんだごて加熱の使い分けについて説明しました。
  • 長期保存と品質維持では、クリームはんだを冷暗所で適切に保存することの重要性を強調しました。
  • 最後に、安全管理のセクションでは、健康と安全のための基本措置と、効果的な排気システムの使用について解説しました。

クリームはんだを使ったはんだ付けは、正しい知識と技術があれば、誰にでも美しく、確実な作業を実現することができます。

本記事を参考に、安全で快適な電子工作の時間をお楽しみください。
安全対策をしっかりと講じ、品質の高いプロジェクトを完成させましょう。

クリームはんだ使用の疑問を解消!Q&Aセクション

クリームはんだの組成を選ぶとき、どのような点に注意すればいいですか?

クリームはんだの組成を選ぶ際には、主にはんだの融点と、プロジェクトで扱う部品の材質に注目しましょう。鉛フリーはんだや低融点のはんだなど、使用する基板や部品に適した組成を選ぶことが大切です。また、環境規制にも配慮して、適切なはんだを選定することが推奨されます。

クリームはんだを塗布した後、リフロー加熱とはんだごて加熱のどちらを選べばいいですか?

選択はプロジェクトの規模や精度に依存します。リフロー加熱は、多くの部品を一度に均一にはんだ付けする大規模なプロジェクトや、細かい部品が密集している場合に適しています。一方、はんだごて加熱は、少量の部品を扱う場合や、特定の部分に精密なはんだ付けが必要な場合に最適です。作業の詳細や目的を考慮して適切な方法を選びましょう。

クリームはんだを長期保存するとき、品質を維持するためのベストな方法は何ですか?

クリームはんだを長期保存する際は、冷暗所での保存が基本です。直射日光や高温を避け、冷蔵保存が推奨される場合もあります。また、容器はしっかり閉じて空気に触れさせないようにし、酸化を防ぎましょう。使用前には必ず室温に戻してから開封することで、品質の劣化を最小限に抑えることができます。定期的な品質チェックも忘れずに行いましょう。

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コメント

コメント一覧 (2件)

  • はじめてコメントさせていただきます。
    基板実装 製造技術職の土屋と申します。
    記事に”Type5や6などの微細クリームはんだ注意点として はんだ不濡れ、未溶融の不具合発生もしやすいので注意が必要です。”と記述がございますが、上記事象が発生する理由(原因)はなぜなのでしょうか。
    ご説明いただけると幸いです。。。

    • 土屋さん

      初めまして、まっさんと申します。
      ご連絡頂きましてありがとうございます。
      下記にご回答します。

      お問い合わせ内容として
      記事に”Type5や6などの微細クリームはんだ注意点として はんだ不濡れ、未溶融の不具合発生もしやすいので注意が必要です。”と記述がございますが、
      上記事象が発生する理由(原因)はなぜなのでしょうか。

      ご回答として
      クリームはんだ粒径が小さくなると
      粒の周りフラックスが外気に触れる面(面積)が増えて酸化しやすいからと思っています。

      温度プロファイルで急激な温度上昇をしないようにすると防げるという認識です。

      ※2段階で温度上昇する台形プロファイルではなく下記記事にあるような
       タイプのプロファイルが良いと思います。
       https://ar50-masan.com/reflow_temperature_profile/
      ご参考になれば幸いです。

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