こんにちは、としです
今日は、ドローンの自作や改造時に避けては通れない「ハンダ付け」について紹介します。
ハンダ付けは結構難しいイメージがありますが、いくつかのコツをつかむと一気に上達していきます。
いつもハンダ付けに失敗して困っている方は、ぜひ読んでみて下さい。
目次
良くあるハンダ付けの失敗例
ハンダ付けでよくある失敗が「イモハンダ」と言われているものになります。
「イモハンダ」とは、ハンダの形が「玉」のようになったり表面になめらかさがなく、ザラザラしたような濁った感じになっている状態のことで、原因は温度に関係する事が殆どです。
綺麗な成功したハンダ付けは「円すい」のような形になり、表面に輝きがあります。
その他にもハンダが固まらないうちに接合部分を動かしたり、ハンダ付けを行う部分以外にまでハンダが流れてしまう事もあるでしょう。
こちらの原因もやはり温度の不具合「温度が高すぎる」場合によく起こります。
ハンダがハンダ付けを行う部分以外に流れると、別の部分と繋がってショートする場合もありますので十分に注意しましょう。
ハンダ付けのコツ
ハンダ付けのコツですが、一番大事なことは「温度管理」になります。
ハンダが溶け始める温度が、「共晶ハンダ（有鉛ハンダ）で１８３℃」･「鉛フリーハンダ（無鉛ハンダ）で２１７℃」になります。
一般的に、はんだ付けに最適な温度は約２５０℃と言われてますので、適正な温度が確保出来るハンダコテを使用する事が失敗しない第一歩になります。
下記よりハンダ付けを成功させる為のポイントである「コテの温度」「コテ先の状況」「基板（ランド）の温度」「コテ先を離すタイミング」について説明して行きます。
コテの温度
ハンダ付けのコツで紹介したように、まずはハンダを２５０℃前後で溶かす必要があります。
そのため、ハンダコテ自体の温度は３４０℃～４００℃程度ないと、ハンダを溶かす段階で熱が逃げてしまい２５０℃を維持することが出来ません。
上記の事から「温度調整の出来るハンダコテ」を使用しましょう。
温度調整機能の付いていないハンダコテは慣れた方でないと、上手く使えないと思います。
私としては下記の温度調整付ハンダコテをオススメします。
こちらのハンダコテならコテ先の温度を３７０℃で固定出来ますので「加熱し過ぎ」も防ぐ事が出来ます。
コテ先の状態
ハンダ付けの作業では「コテ先の状態」も重要になります。
コテ先が綺麗な状態「銀色で黒ずんでいない」ならハンダを接触させるだけで「ジュッ」とハンダが溶けると思います。
ところが、焦げなどで茶色や黒ずんでいると、ハンダを接触させても全然溶けない場合があります。
この状態ですと、かなりの確率で失敗してしまうのでコテ先を掃除しなければなりません。
ハンダコテによくセットで付いてくる「掃除用のスポンジ」に水を含ませて掃除を行っても良いのですが、水を含んだスポンジで掃除すると「コテ先の温度」が下がってしまいます。
コテ先の温度が下がると失敗する確率が上がりますので、下記のようなスチールウールで掃除出来るタイプをオススメします。
水を含ませるスポンジタイプで掃除される方は、掃除後に温度が回復するまで少し待てば大丈夫です。
基板「ランド」の温度
これまでコテ先の温度の事ばかり説明してきましたが、基板「ランド」の温度も大切です。
「ランド」とは基板にある「ハンダを乗せる部分」の事で被覆されていない（金属）部分の一般的な呼び方です。
こちらを初めに暖める事がハンダ付けの失敗を防いでくれます。
「ランド」をしっかり暖めるとハンダが乗りやすくなりますので、「玉」のようになる「イモハンダ」と言われる失敗を防いで、綺麗なハンダ付けに仕上がります。
また、「ランド」を暖める際はなるべく基盤にダメージが行かないように短時間で暖める事が重要です。
出来ればコテ先を標準の尖ったタイプでは無く、「面で暖めるタイプ」に変更すると作業が楽になります。
私のオススメは下記のコテ先になりますが、使いどころによっては尖ったタイプでないと作業出来ない場合もありますので、ご自分が使用する環境に合った物を選ばれた方が良いと思います。
その他、コテ先には下記のように色々種類があります。
小さめ（1mm程度）の楕円形
大きめの楕円形
マイナスドライバーのような形
コテ先を離すタイミング
ハンダを溶かしてからコテ先を離すタイミングも重要です。
失敗するパターンとして、ハンダを溶かし終わったタイミングでコテ先も同時に離してしまうパターンがあります。
この状態だとハンダがまだ基板に馴染んでいないタイミングでハンダの温度が下がり硬化が始まってしまいますので、失敗例で紹介した「イモハンダ」状態になりやすいです。
そうならないためにも、ハンダを溶かし終えた後も１～２秒程度暖めるつもりで、コテ先を離すタイミングをワンテンポ遅らせます。
一般的な例では、ハンダの溶かし始めからコテ先を持ち上げるまでの時間は「３秒」と言われています。
収納時の注意点
ハンダ付け作業が終了して片付ける時の注意点ですが、コテ先はハンダを溶かしてコーティングしておきましょう。
ハンダでコーティングしておけば錆や汚れからコテ先を保護出来ますし、次回使用する時に電源を入れてコテ先のハンダを溶かして除去すれば、良いコテ先の状態から作業を始める事が出来ます。
下の画像はコテ先をハンダでコーティングした状態です。
まとめ
まとめると下記の順番でハンダ付けを行うと、失敗する確率が下がります。
１．温度調整付きの「ハンダコテ」の電源を入れ、３７０℃まで暖める。
コテ先を変更する場合は電源を入れる前に行う。
２．コテ先を確認し、汚れていたら掃除を行う。
コテ先が暖まった状態なら汚れは直ぐに除去出来ると思います。
水を含ませたスポンジで掃除した場合は、温度が回復するまで暫く待つ。
３．「ランド」を暖める。
基板のハンダを乗せる部分を暖めましょう。
基板を壊さないためにも暖め過ぎには注意しましょう。
４．ランドが暖まったらハンダを必要量接触させて基板に乗せましょう。
５．コテ先を離すタイミングはワンテンポ遅らせて！
ハンダを接触させる時間は、使用するハンダの量によりますが１秒前後ではないでしょうか。
しかし、ハンダコテはハンダを溶かし終わっても基盤から離さずに１～１．５秒後に「スッ」と持ち上げます。
ハンダを溶かし始めてからコテを持ち上げるまでの時間「３秒」を意識すると良いです。
６．収納時はコテ先をハンダでコーティング。
コーティングする事で、次回以降のハンダ付け時のトラブルを回避しましょう。
以上、６つの手順で成功率がかなり上がるので、ぜひ試してみて下さい。
最後まで読んで頂き、ありがとうございました。