鉛フリーはんだ

鉛フリーはんだの最新ニュースをまとめて検索！

鉛フリーはんだ（なまりフリーはんだ：Lead-free solder alloy）または無鉛はんだ（むえんはんだ）とは、鉛を含まないはんだのこと。

[編集] 概要

鉛と錫の合金であるはんだ（いわゆる含鉛はんだ）は電子回路などの基板に電子部品を搭載するために大量に使用されているが、鉛は人体に有害であり、また廃棄物として自然環境に対する悪影響も懸念される。含鉛はんだの代替品として、鉛を含まない鉛フリーはんだというはんだの開発、普及が進められている。

欧州連合ではRoHS指令として、2006年 7月1日から鉛、水銀、カドミウム、六価クロム、ポリ臭化ビフェニル、ポリ臭化ジフェニルエーテルの電子・電気機器への使用が原則として禁止された。これにより、従来の鉛を含むはんだは欧州連合内に輸出するパソコン、テレビ受像機などへの使用ができなくなった。

欧州以外にも日本版RoHSと呼ばれるJ-MOSSや中国版RoHSと呼ばれる電子情報製品生産汚染防止管理弁法など各国で規制が進み、また企業の環境イメージの向上を目的として、鉛フリーはんだへの切り替えが進められている。

鉛フリーはんだは下記のような問題点があることから鉛含有はんだ（通称：共晶はんだ）を完全に置き換えるまでには至っていない。

合金の溶融温度がこれまでより数十度上昇するため、素子の熱破壊や劣化の危険性が高くなる。
融点が高い種類の鉛フリーはんだでは、従来のSn-Pb系の鉛含有はんだで多く用いられている、温度固定されたはんだごてでは温度が低かったり、温度回復力が弱い等問題があるため、対応したこてを使う必要がある^[2]。
手作業によるはんだ付けにおいて、適切にはんだ付けされていても表面に艶のあるはんだ面と成らない（引け巣）ため不良との区別が付きにくく、実際の不良を見逃しやすくなるおそれがある。
機械によるはんだ付けの場合は、従来の鉛を含むはんだと組成が異なるために自動はんだ槽を化学的に浸食して穴を開けるなどの問題（エロージョン）が発生し、

それを防ぐためにはんだ槽材質の変更が必要となる。SUS304ではなくチタン材、SUS316、SUS316L、鋳物などを採用しているメーカーが多い。

含鉛はんだめっきと比較して錫めっきではウィスカー（針状の金属結晶）が発生し易くなり、ウィスカーによる端子間のショートによるトラブルが問題となる（特に嵌合時に応力が掛かるコネクタ類の端子に発生し易い）。
エロージョンと同じ現象により、プリント配線板上においても銅パターンやスルーホールが鉛フリーはんだにより溶解される銅食われが発生することがある。銅食われが悪化すると断線や信頼性が低下する。
Sn-Pb系の鉛含有はんだに比べて経年劣化や接続信頼性など、対環境性が低下することがある。
Sn-Zn系鉛フリー半田で積層セラミック・コンデンサを実装すると、積層セラミック・コンデンサの絶縁抵抗が劣化する場合があるということが確認されている。^[3]

鉛フリーはんだは使用される金属の種類により数種類ある。スズ・銀・銅やスズ・ビスマスの合金が多く利用されている。

SnAgCu系: Sn（錫）、Ag（銀）、Cu（銅）を含むもの。加速試験などの対環境性に優れるが一般的に融点が最大220°C程度と高いためプリント配線板や部品への影響を考慮する必要がある。電子情報技術産業協会 (JEITA) はSn-3.0%Ag-0.5%Cuを標準組成として推奨している。
SnZnBi系: Sn（錫）、Zn（亜鉛）、Bi（ビスマス）を含むもの。融点は共晶はんだと同等の183°C近辺だが、SnAgCu系に比べて加速試験などの対環境性に劣ると言われている。Znの活性度が高いために起こる現象である。
SnCu系: Sn(錫)、Cu(銅)を含むもの。材料コストは安く、従来のはんだに近い音響特性が得られるが、接合部の強度が低いのが難点である。
SnAgInBi系: Sn(錫)、Ag(銀)、In(インジウム)、Bi(ビスマス)を含むもの。InやBiを使うことで融点を下げている。
SnZnAl系: 富士通が開発したもの。米国特許 (Patent No.：US 6,361,626) 取得

上記鉛フリーはんだの問題点である引け巣と銅食われが発生しにくく接合強度も高く部品を損傷させない伸びも適度に備え、含鉛はんだよりも高信頼性のSn/Cu/Ni/Geはんだというものもある。しかし、融点の高さからハンダ付け装置に対する要求性能が高い。

鉛フリーはんだを使うことにより、以下の効果が得られると考えられる。

ただし、以下のような疑問も指摘されている。

鉛汚染の防止として効果が限定的: 自然環境に流出する鉛としては、はんだよりも、鉛蓄電池や散弾によるものが多く、これらに対しては厳しい規制がなされていない。
代替物質が妥当でない: 鉛より有害な可能性があるとされる、ビスマスやインジウムが代替元素として使用されることがある。またインジウムは希少な元素なので枯渇が心配される。

鉛フリーはんだは高価であり、はんだ付けにもより多くのエネルギーを使用するのに対し、費用対効果として妥当でないという指摘がなされることが多い。

鉛フリーはんだ技術・材料ハンドブック菅沼克昭編著工業調査会 ISBN978-4-7693-1265-9

最終更新 2009年10月3日 (土) 14:07 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
【鉛フリーはんだ】変更履歴