2005年03月18日
熱容量からの考察・・
例えば お風呂に入った水を これから半田付けをしたい母材とします。
ここへ 熱湯を注いで お風呂の湯を 温めようとするわけですが
熱湯の入った ヤカンを半田コテだと 思ってください。
ここで お風呂の持つ熱容量は お風呂の大きさに比例します。
小さいお風呂なら 少しの熱湯で 温まりますし 大きなお風呂なら
多量の熱湯を注がなければ 水は温まりません。
また ヤカンの持つ熱容量もヤカンの大きさに比例しており 大きなヤカンなら
多量のお湯を注ぐことが出来ます。
ここで ヤカンの注ぎ口が コテ先に相当します。太い注ぎ口なら
一気に熱湯を注げますし、 細い注ぎ口なら ちょろちょろとしか注げません。
大きなお風呂では タイルや水面からも どんどん熱が逃げていくので
ちょろちょろ熱湯を注いでいては いつまでたっても 水の温度は
上がりません。 逆に 一気に注ぎすぎると お風呂に入っている人は
熱くて飛び上がってしまうでしょう。
ちょうど良い 湯加減にするには ヤカンの注ぎ口（コテ先の形状）が
重要なのがわかっていただけるでしょうか。
ここで 最近 私が疑問に思っていることを挙げさせてもらいますと・・
近年 半田付けの品質管理を行なう場合 やたらに半田コテのコテ先温度が
守られているかを重要視する傾向にあります。
半田コテのコテ先温度が 決められた温度に保たれていれば その半田コテで
半田付けした 製品の品質は保証される・・。といった考え方のようですが
上記の例話から 考えると ずいぶん無理があることがわかります。
例話に当てはめると コテ先温度は ヤカンに入っている熱湯の温度に相当するのですが
熱湯の温度は ５０℃〜１００℃程度であれば良く 別に９０℃でなければ
適温にならないかというと そうではありません。
また コテ先の熱電対で コテ先温度を管理設定する機能については
ヤカンを使わずに 蛇口に温度計と熱交換器が付いていて 蛇口をひねると
絶えず９０℃のお湯が出る・・。 といった機能になるわけですが 確かに便利ではありますが
これも お湯の温度を適温にするには 必要充分でないことが 感覚的にわかるのではないでしょうか？
注ぐ量が少なければ ぬるいまま・・
多すぎれば 熱すぎる・・
ということは 充分大きいヤカンならば 同じ機能を持たせることができます。
すなわち 半田コテ先に 充分な熱容量を持たすことができれば 良いということになります。
最近の品質管理は なんでも定量的に管理しようとして 実際の作業実態にそぐわない
管理方式が 採用されている場合もあります。
半田付けに限って言えば
「 温度調節器なしでコテ先温度は約３８０℃に固定 コテ先熱容量の大きな半田コテ」
を使い 母材の熱容量を計算して 半田コテの持つ熱容量が それを上回っていれば
あとは 定期的にコテ先温度を測定する・・で充分でないかな？と考えています。
コテを当てる時間などは 決めておいても コテ先の当て方一つで 熱の流入量が変わる
わけですから 有効であるとは思えません。
また、話は変わりますが 先に挙げていた予熱器についても お風呂の水があらかじめ
ぬるま湯であれば 容易に適温にできる・・という話から 説明がつきますね。
ここへ 熱湯を注いで お風呂の湯を 温めようとするわけですが
熱湯の入った ヤカンを半田コテだと 思ってください。
ここで お風呂の持つ熱容量は お風呂の大きさに比例します。
小さいお風呂なら 少しの熱湯で 温まりますし 大きなお風呂なら
多量の熱湯を注がなければ 水は温まりません。
また ヤカンの持つ熱容量もヤカンの大きさに比例しており 大きなヤカンなら
多量のお湯を注ぐことが出来ます。
ここで ヤカンの注ぎ口が コテ先に相当します。太い注ぎ口なら
一気に熱湯を注げますし、 細い注ぎ口なら ちょろちょろとしか注げません。
大きなお風呂では タイルや水面からも どんどん熱が逃げていくので
ちょろちょろ熱湯を注いでいては いつまでたっても 水の温度は
上がりません。 逆に 一気に注ぎすぎると お風呂に入っている人は
熱くて飛び上がってしまうでしょう。
ちょうど良い 湯加減にするには ヤカンの注ぎ口（コテ先の形状）が
重要なのがわかっていただけるでしょうか。
ここで 最近 私が疑問に思っていることを挙げさせてもらいますと・・
近年 半田付けの品質管理を行なう場合 やたらに半田コテのコテ先温度が
守られているかを重要視する傾向にあります。
半田コテのコテ先温度が 決められた温度に保たれていれば その半田コテで
半田付けした 製品の品質は保証される・・。といった考え方のようですが
上記の例話から 考えると ずいぶん無理があることがわかります。
例話に当てはめると コテ先温度は ヤカンに入っている熱湯の温度に相当するのですが
熱湯の温度は ５０℃〜１００℃程度であれば良く 別に９０℃でなければ
適温にならないかというと そうではありません。
また コテ先の熱電対で コテ先温度を管理設定する機能については
ヤカンを使わずに 蛇口に温度計と熱交換器が付いていて 蛇口をひねると
絶えず９０℃のお湯が出る・・。 といった機能になるわけですが 確かに便利ではありますが
これも お湯の温度を適温にするには 必要充分でないことが 感覚的にわかるのではないでしょうか？
注ぐ量が少なければ ぬるいまま・・
多すぎれば 熱すぎる・・
ということは 充分大きいヤカンならば 同じ機能を持たせることができます。
すなわち 半田コテ先に 充分な熱容量を持たすことができれば 良いということになります。
最近の品質管理は なんでも定量的に管理しようとして 実際の作業実態にそぐわない
管理方式が 採用されている場合もあります。
半田付けに限って言えば
「 温度調節器なしでコテ先温度は約３８０℃に固定 コテ先熱容量の大きな半田コテ」
を使い 母材の熱容量を計算して 半田コテの持つ熱容量が それを上回っていれば
あとは 定期的にコテ先温度を測定する・・で充分でないかな？と考えています。
コテを当てる時間などは 決めておいても コテ先の当て方一つで 熱の流入量が変わる
わけですから 有効であるとは思えません。
また、話は変わりますが 先に挙げていた予熱器についても お風呂の水があらかじめ
ぬるま湯であれば 容易に適温にできる・・という話から 説明がつきますね。
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この記事へのコメント
1. Posted by
北見＠こてさきアドバイザー
2005年03月18日 17:47
半田付け職人様、御世話様で御座います。
＠こてさきアドバイザーの北見です。
今回の御話「コテ先の熱容量と半田付けの原理について」同感致します！
私はよく同じ内容の説明をするのに「ホースの口のサイズと水の流れ」を
使うのですが、半田付け対象物の母材が抜けておりました(^^ゞ 御風呂
で説明すれば抜けることはないですね（素晴らしいです）。
国内唯一の「考え、モノ言うコテ先屋」としては、半田付けの原理を次の
ように捉えています。
「ハンダを溶かすために必要な熱量」を� ◆岫，稜�量と同温度まで
半田付けする金属（母材）を温めるために必要な熱量」を�◆◆岫 �
�◆礇灰得茲吠殕�する蓄熱量（ヒーター出力ではありません）」を
��とした場合、半田付けとは、極めて簡潔に表現すると��の状態に
なった際に生じる金属表面接合。
※ヒーターはコテ先が失った蓄熱量を補うツールとなります。
※半田付けには、「ハンダ」と「フラックス」の選定も重要です。
そしてコテ先の蓄熱量を増し、「＜」の流れを最大限に機能させること
（作業に最適なコテ先形状を選択すること）で、更に良好な作業環境を
確保することができると考えています。
職人様の御話の通り、大切なのは半田付けが確実に行われることであり、
コテ先温度を管理することではないと考えると、定量的な管理をすれば
作業が出来ると考えること自体に問題がありそうです（笑）
私のところにも特に鉛フリー対策で頻繁にご相談がきています。。。
＠こてさきアドバイザーの北見です。
今回の御話「コテ先の熱容量と半田付けの原理について」同感致します！
私はよく同じ内容の説明をするのに「ホースの口のサイズと水の流れ」を
使うのですが、半田付け対象物の母材が抜けておりました(^^ゞ 御風呂
で説明すれば抜けることはないですね（素晴らしいです）。
国内唯一の「考え、モノ言うコテ先屋」としては、半田付けの原理を次の
ように捉えています。
「ハンダを溶かすために必要な熱量」を� ◆岫，稜�量と同温度まで
半田付けする金属（母材）を温めるために必要な熱量」を�◆◆岫 �
�◆礇灰得茲吠殕�する蓄熱量（ヒーター出力ではありません）」を
��とした場合、半田付けとは、極めて簡潔に表現すると��の状態に
なった際に生じる金属表面接合。
※ヒーターはコテ先が失った蓄熱量を補うツールとなります。
※半田付けには、「ハンダ」と「フラックス」の選定も重要です。
そしてコテ先の蓄熱量を増し、「＜」の流れを最大限に機能させること
（作業に最適なコテ先形状を選択すること）で、更に良好な作業環境を
確保することができると考えています。
職人様の御話の通り、大切なのは半田付けが確実に行われることであり、
コテ先温度を管理することではないと考えると、定量的な管理をすれば
作業が出来ると考えること自体に問題がありそうです（笑）
私のところにも特に鉛フリー対策で頻繁にご相談がきています。。。
2. Posted by
画伯＠半田付け職人
2005年03月19日 15:48
北見＠こてさきアドバイザーさん
見解が一致して よかったです
半田付け現場の方々も 感じておられるとは思うのですが
「 決められたことを守る」の錦旗を振られると
なかなか 自分の意見は言えないですね・・
ＩＳＯも よい面ばかりでは ないようですね
見解が一致して よかったです
半田付け現場の方々も 感じておられるとは思うのですが
「 決められたことを守る」の錦旗を振られると
なかなか 自分の意見は言えないですね・・
ＩＳＯも よい面ばかりでは ないようですね
3. Posted by Suzuki
2007年03月08日 16:35
どうもはじめしてSuzukiと申します。
１年前の記事にコメントするのもどうかと思いましたがご容赦ください。
手はんだ時のコテ先温度条件は、手はんだ作業時のはんだのぬれ性から判断して、基板へのはんだ付けは380℃前後、金属（ｼﾙﾊﾞｰﾄｯﾌﾟｴｺ）同士のはんだ付けは400〜430℃に設定しようと考えています。
金属同士のはんだ付けは母材に熱を奪われ作業性が格段に悪くなるのでコテ先温度を上げて対処しようとしたわけです。
このような場合、高いコテ先温度での作業によるはんだ付け状態をどう判断してよいものなのでしょうか？
高すぎる温度での手はんだは、信頼性のうえでやめたほうが良いのでしょうか？
ちなみにはんだは Sn-3.0Ag-0.5Cu です。
１年前の記事にコメントするのもどうかと思いましたがご容赦ください。
手はんだ時のコテ先温度条件は、手はんだ作業時のはんだのぬれ性から判断して、基板へのはんだ付けは380℃前後、金属（ｼﾙﾊﾞｰﾄｯﾌﾟｴｺ）同士のはんだ付けは400〜430℃に設定しようと考えています。
金属同士のはんだ付けは母材に熱を奪われ作業性が格段に悪くなるのでコテ先温度を上げて対処しようとしたわけです。
このような場合、高いコテ先温度での作業によるはんだ付け状態をどう判断してよいものなのでしょうか？
高すぎる温度での手はんだは、信頼性のうえでやめたほうが良いのでしょうか？
ちなみにはんだは Sn-3.0Ag-0.5Cu です。
4. Posted by 画伯＠ハンダ付け職人
2007年03月08日 17:04
Sn-3.0Ag-0.5Cu ハンダでも 合金層を形成するハンダ付けに適した温度は約２５０℃です。
コテ先を当てた瞬間に 母材に熱を奪われて 約２５０℃になるようにコテ先を当てている時間を調節してやれば
いいですね。（熟練が必要ですが・・）
しかし、現実には 400〜430℃もの温度になると
コテ先の寿命がおそらく 数時間という短い時間になってしまうはずです。（銅食われ現象でコテ先が腐食します）ランニングコストも高くなりますし、あまりお薦めはできません。
また、高温でのハンダ付けは 糸半田に内包されるフラックスの 急激なガス化を招くので、ハンダボールや
ハンダの飛散が多くなります。
できれば、コテ先の熱容量を大きくして ３８０℃までに
抑えたいところですが、 対象物によっては どうしても
小さなハンダコテを 高温にしてハンダ付けせざるを得ない場合もやっぱりあります。
コテ先を当てた瞬間に 母材に熱を奪われて 約２５０℃になるようにコテ先を当てている時間を調節してやれば
いいですね。（熟練が必要ですが・・）
しかし、現実には 400〜430℃もの温度になると
コテ先の寿命がおそらく 数時間という短い時間になってしまうはずです。（銅食われ現象でコテ先が腐食します）ランニングコストも高くなりますし、あまりお薦めはできません。
また、高温でのハンダ付けは 糸半田に内包されるフラックスの 急激なガス化を招くので、ハンダボールや
ハンダの飛散が多くなります。
できれば、コテ先の熱容量を大きくして ３８０℃までに
抑えたいところですが、 対象物によっては どうしても
小さなハンダコテを 高温にしてハンダ付けせざるを得ない場合もやっぱりあります。
5. Posted by Suzuki
2007年03月12日 09:35
ｺﾒﾝﾄありがとうございます。
やはり母材の温度を適温にするには、「当てている時間」で左右されますよね。
ということは、手はんだの信頼性を確保するには、コテ先の温度管理だけではなく、何秒当てるかを作業基準にする必要があるということ。
でも母材の種類はたくさんあって現実的にはそんなことはできなそうなので、はんだのぬれを見て適温を判断するしかないですよね。
手はんだの信頼性試験（冷熱サイクル）をやるのですが、あまり意味がない気がしてきました・・・
やはり母材の温度を適温にするには、「当てている時間」で左右されますよね。
ということは、手はんだの信頼性を確保するには、コテ先の温度管理だけではなく、何秒当てるかを作業基準にする必要があるということ。
でも母材の種類はたくさんあって現実的にはそんなことはできなそうなので、はんだのぬれを見て適温を判断するしかないですよね。
手はんだの信頼性試験（冷熱サイクル）をやるのですが、あまり意味がない気がしてきました・・・
6. Posted by 画伯＠ハンダ付け職人
2007年03月12日 14:02
そうなんですね。いまのところ、ハンダ付けの良し悪しは デジタル的には
判定できないんですね。
未だ人の目が頼りです。
チップマウンターなどの自動機では ある程度まで
自動判定が出来るようになってきましたが
手ハンダの分野では まだまだですね。
やはり、正しいハンダ付けの知識が必要になってきます。
