半田溶接とは？用途や手 順を解説！
電子工作で部品を接合するときに使われる半田溶接。
「これから挑戦してみたい」と考えている人もいるのではないでしょうか。
中には、「半田溶接が思うようにうまくできない」と悩んでいる人もいるかもしれませんね。
半田溶接には、ちょっとしたコツがあります。
この記事では、半田溶接の手順や、失敗する原因について紹介しています。
正しい知識と少しのコツで、きれいに半田溶接できるようになりますよ。
半田溶接とは
半田溶接は、「はんだ」という合金を熱で溶かし固め、電気的・機械的に接合する技術で、「はんだ付け」ともいわれます。
金属としては比較的低い、200℃程度の温度で溶けるのが特徴です。
これまでのはんだはスズと鉛の合金が主流でしたが、作業中に有害物質が発生するという懸念点がありました。
最近では、人体に有害な鉛を使用しない鉛フリーのはんだも増えています。
直火で加熱する方法もありますが、基本的には、はんだごてという道具が必要です。
コンセント式や電池式があり、こて先にも多くの種類があるので、用途によって使い分ける必要があります。
「ろう付け」「溶接」との違い
半田溶接と似ている技術として知られているのが、「ろう付け」や「溶接」です。
それぞれの違いがよく分からないという方もいるのではないでしょうか。
金属を溶かして接合することを、総称して溶接というので、半田溶接やろう付けは溶接の一種になります。
溶接は、接合方法によって、融接・圧接・ろう接の3種類に分けられますが、半田溶接とろう付けは、母材を溶かさずに接合できる「ろう接」に分類されます。
ろう付けと半田溶接は、母材の接合に使用する材料や溶解温度、加熱に使用する道具などが違います。
それぞれの違いは以下の通りです。
【半田溶接】
- 接合に使う材料：はんだ
- 溶融温度：200℃前後
- 加熱に使用する道具：はんだごて
【ろう付け】
- 接合に使う材料：ろう
- 溶融温度：450℃以上
- 加熱に使用する道具：ガスバーナーなど
このような特徴があるので、接合する母材や用途によって、ふさわしい溶接方法を選ぶことが重要です。
半田溶接の用途
半田溶接は、家庭のDIYでもよく使われます。
半田溶接に向かない母材もありますが、強度を気にせず、とりあえず付けるだけでよいなら大抵の母材は接合できるでしょう。
半田溶接は接合しても電気を通すのが特徴なので、半田溶接が本当に活躍するのは、電気配線や電子部品の接合です。
家庭にあるような電気を使用する機械類にも、基盤のほとんどに半田溶接が使われているでしょう。
半田溶接の温度
はんだは、200℃程度の比較的低めの温度で溶けます。
「より高い温度で溶かした方が効率よく作業できそう」と思うかもしれませんが、高すぎる温度では、肝心の部品が焦げたり破損したりする可能性もあります。
また高温ではんだが一気に溶けると、はんだの量を調節しにくくなります。
半田溶接を上手に行うためには、高すぎず低すぎず、適切な温度で作業することが大切です。
半田溶接に使うはんだごては、ホームセンターのほか100円ショップでも購入できます。
ただ100円ショップのはんだごては、温度調節ができず性能もあまり良くありません。
仕上がりにも影響するので、はんだごてを選ぶときは、温度調節ができるタイプを選びましょう。
半田溶接できるもの
半田溶接は、どんなものでも付けられるではありません。
有効に利用するためにも、半田溶接が得意とする母材を知っておきましょう。
半田溶接は、銅・スズ・ニッケル・真鍮などの接合に向いています。
半田溶接できないもの
半田溶接に向かない母材もあるので覚えておきましょう。
ステンレス・アルミ・チタンなどは、半田溶接に向かない母材です。
簡易的に付けるくらいはできますが、強度は弱くなります。
ステンレスやアルミの接合に適しているのはアーク溶接やガス溶接です。
DIYや電子工作で、どうしてもステンレスやアルミを半田溶接で付けたいのであれば、ステンレスやアルミ専用のはんだを使うという方法もあります。
半田溶接に必要なもの
きれいに半田溶接するためには、必要な道具をそろえておくことも大切です。
半田溶接に必要な道具は以下の通りです。
- 60～100Wのはんだごて
- ヤニなしはんだ
- 金属加工用のフラックス
- サンドペーパー（＃180～＃320）
- 安全眼鏡
- 手袋
- 洗浄用ブラシ（歯ブラシなど）
はんだごては、銅線や真鍮線などの太い配線なら60～80W、銅や真鍮、ブリキなどの金属板なら80W以上が目安です。
フラックスは、接合する金属の汚れを落としてはんだが付きやすくするために必要です。
安全眼鏡・手袋・洗浄用ブラシなどは、なくても作業できますが、あればより安全・スムーズに作業できるでしょう。
半田溶接の手順
半田溶接の手順も確認しておきましょう。
- サンドペーパーで、接合部の汚れを落とす
- フラックスを塗る
- はんだごてで接合部を温める
- 接合部にはんだを送りながら、こてを移動させる
- はんだを離す
- はんだごてを離す
- 接合部が固まったら、接合部を水やアルコールで洗浄する
半田溶接が失敗する原因
丁寧に半田溶接をしているのに、なぜかいつも失敗してしまうという経験がある人もいるのではないでしょうか。
半田溶接の失敗は、いくつかの原因が考えられます。
こて先の温度
こて先の温度が高すぎると、接合部が弱くなります。
- はんだが剝がれかけている
- はんだの表面にツヤがない
- はんだが角のように立っている
- はんだの表面が炭化している
このような状態が見られる場合は、こて先の温度を低くしたり、加熱時間を短くしたりする必要があります。
はんだの量
はんだの量が少なすぎるはんだ不足や、逆に多すぎるはんだ過多も失敗の原因となります。
仕上がりをきれいにするためには、適量のはんだを送らなくてはいけません。
部品が浮いている
電子基板などの部品が浮いてしまうのもよくある失敗です。
作業中に基盤を裏返したとき、部品がずれている可能性があります。
ブリッジ
ブリッジは、部品のリード間にはんだが流れ、部品同士がショートした状態です。
はんだの量が多いと、ブリッジになりやすいので気を付けましょう。
半田溶接の注意点
安全に正しい半田溶接を行うためにも、気を付けておきたいポイントがいくつかあります。
半田溶接の注意点を見ていきましょう。
電源を入れっぱなしにしない
使用中のはんだごては、こて先が300℃くらいまで温度が上がります。
作業中ならよいのですが、作業が終わっても電源が入りっぱなしだと、火災の原因にもなります。
うっかり触ってしまえば、火傷の危険性もあるでしょう。
作業をしているとき以外はこまめに電源を切る習慣を身に付けておくことで、不要なトラブルを避けられます。
フラックスに気を付ける
はんだを溶かしたとき、基盤に塗ったフラックスが蒸発します。
体に害があるので、直接吸い込まないように気を付けましょう。
半田溶接を行う場所は、十分に換気することが大切です。
小さな子供がいる家庭では、子供が間違ってはんだやはんだごてを口に入れないように注意してください。
はんだに含まれる鉛も体に有害です。
半田溶接に使用した部品や工具も同様に、子供が触らないようにしましょう。
はんだごての先端は用途によって使い分ける
はんだごてのこて先は用途に応じていくつか用意しておきましょう。
用途によってこて先を使い分けることで、半田溶接の仕上がりがきれいになります。
これからはんだごてを用意するのであれば、少し高くても、こて先を取り換えられるタイプの方がおすすめです。
はんだ付け検定とは
「半田溶接がもっとうまくなりたい」「半田溶接をする仕事をしたい」と考えているのであれば、はんだ付け検定で資格を取るのもおすすめです。
はんだ付け検定は、内閣府が認定、非営利活動法人日本はんだ付け協会が主催している資格です。
1級から3級までの区分があるので、自分のレベルや必要な技術に合わせて受験しましょう。
家庭の電子工作や趣味で半田溶接をするのであれば3級、仕事で使える基本的な技術を身に付けたいなら2級、小型の電子部品など、より高度な技術を求めるのであれば1級が目安になります。
まとめ
半田溶接は、家庭でも手軽にできる溶接方法です。
ただし、半田溶接に向いている母材と向いていない母材があるので、用途によって他の接合方法も検討する必要があります。
半田溶接に関する知識や技術を高めたいのであれば、はんだ付け検定で資格を取得することを視野に入れてもよいでしょう。
今回紹介した、半田溶接が失敗する原因や注意点なども参考にして、効率よく半田溶接を行ってくださいね。
