コテ先食われ現象 コテ先食われとは? コテ先食われとは、鉛フリーはんだを使用してはんだ付けを繰り返し行うと、コテ先が侵食してしまう現象です。一般的にコテ先は、熱伝導性のよい銅棒に、侵食を抑えるため、鉄めっきを施したものが使われています。コテ先食われは、まず鉛フリーはんだのスズが、めっきの鉄と合金を作り侵食した後、銅棒にも銅食われと同じ現象で、コテ先が侵食されていきます。 コテ先食われによる欠陥 図6は、鉛フリーはんだで、顕著になったコテ先食われの写真です。コテ先食われが起こることで熱伝導が悪くなり、はんだ付け不良の原因となります。特に、図6のような自動機ではんだ付けする場合、はんだの供給は同じ所なのでコテ先は食われてしまい、はんだ付け不良が発生します。また、自動機用のコテ先チップは高価なので、金銭的にも大きな負担が生じます。この食われ対策として、各はんだメーカーが微量の添加物を入れたコテ先食われ防止用鉛フリーはんだを販売しています。 図6:コテ先食われによる欠陥 コテ先食われの対策 第4回:BGA不ぬれ 前回は、銅食われとコテ先食われを紹介しました。今回は、BGA(Ball Grid Array:はんだボールを格子状に並べた電極形状のパッケージ基板)の実装時に起こる不具合について解説します。 1.
BGAで発生するブリッジ ブリッジとは? ブリッジとは、はんだ付けの際に、本来つながっていない電子部品と電子部品や、電子回路がつながってしまう現象です。供給するはんだの量が多いと起こります。主に電子回路や電子部品が小さく、回路や部品の間隔が狭いプリント基板の表面実装で多く発生します。 BGAのブリッジの不具合 第5回:鉛フリーはんだ付けの不具合事例 前回は、最もやっかいな工程内不良の一つ、BGA不ぬれについて解説しました。最終回の今回は、鉛フリーはんだ付けの不具合事例と今後の課題を、説明します。 1.
電気・電子分野で欠かすことのできない技術、はんだ付け。鉛を含まない鉛フリーはんだが使われるようになり、十数年が経過しました。鉛フリーはんだへの切り替えに、苦労した技術者もいるのではないでしょうか? 一部の業界では、まだ鉛入りのはんだを使っています。その鉛入りのはんだと鉛フリーはんだの違いが、はっきりと分かるようになってきました。 本連載では、全5回にわたり、鉛フリーはんだ付けの基礎知識を解説します。 第1回:鉛入りと鉛フリーの違い 第1回目は、鉛フリー化の背景、鉛フリーと鉛入りはんだの組成や温度の違いなどを見ていきます。 1. 鉛フリー化の背景 鉛入りのはんだから鉛フリーはんだに切り替わった契機、それは欧州連合(EU)の特定有害物質禁止指令(RoHS指令:Restriction on Hazardous Substances)です。RoHS指令は、6つの有害物質(鉛、水銀、カドミウム、六価クロム、ポリ臭化ビフェニルPBB、ポリ臭化ジフェニルエーテルPBDE)の電気・電子機器への使用を禁じています。2006年7月1日に施行されました。欧州に流通する製品も対象となるため、日本でも多くの会社が鉛入りはんだの使用を止め、鉛フリーはんだの採用に迫られました。 図1に、鉛Pbの人体への影響を示します。廃棄された電気・電子機器へ、酸性雨が降りかかると、鉛の成分が雨に溶け出し、地下水へ染み込んでいきます。地下水は、長い時間をかけて川や海に流れ込みます。鉛に汚染された飲料水を人間が摂取すれば、成長の阻害、中枢神経が侵される、ヘモグロビン生成の阻害など、人体へ大きな影響が発生します。このような理由で、鉛フリーはんだの使用が求められているのです。 図1:鉛Pbの人体への影響 2. はんだ 融点 固 相 液 相关资. 鉛フリーと鉛入りはんだの違いと組成 鉛フリーはんだへの対応で最初に問題となったのは、どのような合金を使うかです。鉛入りのはんだは、スズSn-鉛Pbの合金です。そして、図2にある合金が検討の土台に上がり、融点とはんだの作業性の良さなどが比較されました。比較の結果、現在世界標準として、スズSn-銀Ag-銅Cu系の合金が使われています。以下、これを鉛フリーはんだとします。 図2:有力合金の融点とはんだ付け性 表1:代表的な鉛入りはんだと鉛フリーはんだの組成、温度 鉛入りはんだ 鉛フリーはんだ 組成 スズSn:60%、鉛Pb:40% スズSn:96.
混合融点測定 2つの物質が同じ温度で融解する場合、混合融点測定により、それらが同一の物質であるかどうかがわかります。 2つの成分の混合物の融解温度は、通常、どちらか一方の純粋な成分の融解温度より低くなります。 この挙動は融点降下と呼ばれます。 混合融点測定を行う場合、サンプルは、参照物質と1対1の割合で混合されます。 サンプルの融点が、参照物質との混合により低下する場合、2つの物質は同一ではありません。 混合物の融点が低下しない場合は、サンプルは、追加された参照物質と同一です。 一般的に、サンプル、参照物質、サンプルと参照物質の1対1の混合物の、3つの融点が測定されます。 混合融点テクニックを使用できるように、多くの融点測定装置には、少なくとも3つのキャピラリを収容できる加熱ブロックが備えられています。 図1:サンプルと参照物質は同一 図2:サンプルと参照物質は異なる 関連製品とソリューション
融点測定 – ヒントとコツ 分解する物質や色のついた物質 (アゾベンゼン、重クロム酸カリウム、ヨウ化カドミウム)や融解物(尿素)に気泡を発生させる傾向のあるサンプルは、閾値「B」を下げる必要があるか、「C」の数値を分析基準として用いる必要があります。これは融解中に透過率があまり高く上昇しないためです。 砂糖などの 分解 するサンプルやカフェインなどの 昇華 するサンプル: キャピラリを火で加熱し密封します。 密封されたキャピラリ内で揮発性成分が超過気圧を発生させ、さらなる分解や昇華を抑制します。 吸湿 サンプル:キャピラリを火で加熱し密封します。 昇温速度: 通常1℃/分。 最高の正確さを達成するために、分解しないサンプルでは0. 2℃/分を使用します。 分解する物質では5℃/分を、試験測定では10℃/分を使用します。 開始温度: 予想融点の3~5分前、それぞれ5~10℃下(昇温速度の3~5倍)。 終了温度: 適切な測定曲線では、予想されるイベントより終了温度が約5℃高くなる必要があります。 SOPと機器で許可されている場合、 サーモ融点 を使用します。 サーモ融点は物理的に正しい融点であり、機器のパラメータに左右されません。 誤ったサンプル調製:測定するサンプルは、完全に乾燥しており、均質な粉末でなければなりません。 水分を含んだサンプルは、最初に乾燥させる必要があります。 粗い結晶サンプルと均質でないサンプルは、乳鉢で細かく粉砕します。 比較できる結果を得るには、すべてのキャピラリ管にサンプルが同じ高さになるように充填し、キャピラリ内で物質を十分圧縮することが重要です。 メトラー・トレドのキャピラリなど、正確さと繰り返し性の高い結果を保証する、非常に精密に製造された 融点キャピラリ を使用することをお勧めします。 他のキャピラリを使用する場合は、機器を校正し、必要に応じてこれらのキャピラリを使用して調整する必要があります。 他にご不明点はございますか? 11. 融点とは？ | メトラー・トレド. 融点に対する不純物の影響 – 融点降下 融点降下は、汚染された不純な材料が、純粋な材料と比較して融点が低くなる現象です。 その理由は、汚染が固体結晶物質内の格子力を弱めるからです。 要するに、引力を克服し、結晶構造を破壊するために必要なエネルギーが小さくなります。 したがって、融点は純度の有用な指標です。一般的に、不純物が増加すると融解範囲が低く、広くなるからです。 12.
融点測定の原理 融点では、光透過率に変化があります。 他の物理的数値と比較すると、光透過率の変化を測定するのは容易であるため、これを融点検出に利用することができます。 粉体の結晶性純物質は結晶相では不透明で、液相では透明になります。 光学特性におけるこの顕著な相違点は、融点の測定に利用することができます。キャピラリ内の物質を透過する光の強度を表す透過率と、測定した加熱炉温度の比率を、パーセントで記録します。 固体結晶物質の融点プロセスにはいくつかのステージがあります。崩壊点では、物質はほとんど固体で、融解した部分はごく少量しか含まれません。 液化点では、物質の大部分が融解していますが、固体材料もまだいくらか存在します。 融解終点では、物質は完全に融解しています。 4. キャピラリ手法 融点測定は通常、内径約1mmで壁厚0. 1~0. 2mm の細いガラスキャピラリ管で行われます。 細かく粉砕したサンプルをキャピラリ管の充填レベル2~3mmまで入れて、高精度温度計のすぐそばの加熱スタンド(液体槽または金属ブロック)に挿入します。 加熱スタンドの温度は、ユーザーがプログラム可能な固定レートで上昇します。 融解プロセスは、サンプルの融点を測定するために、視覚的に検査されます。 メトラー・トレドの Excellence融点測定装置 などの最新の機器では、融点と融解範囲の自動検出と、ビデオカメラによる目視検査が可能です。 キャピラリ手法は、多くのローカルな薬局方で、融点測定の標準テクニックとして必要とされています。 メトラー・トレドのExcellence融点測定装置を使用すると、同時に最大6つのキャピラリを測定できます。 5. 融点測定に関する薬局方の要件 融点測定に関する薬局方の要件には、融点装置の設計と測定実行の両方の最小要件が含まれます。 薬局方の要件を簡単にまとめると、次のとおりです。 外径が1. 3~1. 8mm、壁厚が0. 2mmのキャピラリを使用します。 1℃/分の一定の昇温速度を使用します。 特に明記されない限り、多くの薬局方では、融解プロセス終点における温度は、固体の物質が残らないポイントC(融解の終了=溶解終点)にて記録されます。 記録された温度は加熱スタンド(オイルバスや熱電対搭載の金属ブロック)の温度を表します。 メトラー・トレドの融点測定装置 は、薬局方の要件を完全に満たしています。 国際規格と標準について詳しくは、次をご覧ください。 6.
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