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左: 無鉛はんだ
右: 有鉛はんだ

はんだ(半田、盤陀、英語: solder)とは、はんだ付けに利用されるスズを主成分とした合金である。金属同士を接合したり、電子回路で、電子部品をプリント基板に固定するために使われる。材質にも依るが、4 - 10 K程度で超伝導状態へと転移する。

2003年RoHSなど環境保全の取り組みにおいて、鉛を含まない鉛フリーはんだ(無鉛はんだ)が使われることが多い。

目次

名称と語源編集

「はんだ」という名称は仮名書きされることが一般的で、カタカナ書きされることもあるが外来語ではない。「半田」「盤陀」などの当て字がある。

「はんだ」の語源は地名由来[1][2]とも、人名由来[1][2]ともされるがはっきりしない[1][2][3]

地名由来とする説には、江戸幕府の銀山であった半田山福島県桑折町)から来ている[3][4]という説がある。

英語の「ソルダー」を「反田」と漢字音写したものを「はんだ」と誤読し、それに「半田」という字を当てたものが広まった、という俗説もある。

中国語では焊 (hàn) 、または釬(钎)、焊料、銲錫、焊接剤(焊接剂)、鑞(镴)である。

はんだの歴史編集

ろう付け(融点が450度以上の硬鑞を用いたろう接)には遅れるものの、はんだ付け(融点が450度未満の軟鑞を用いたろう接)の歴史も古い。紀元前3000年頃にははんだ付けが存在したと考えられている。ツタンカーメン王の墓からもはんだ付けを使った装飾品が出土している。ギリシャ-ローマ時代になると、水道配管を錫-鉛はんだではんだ付けした記録が残されている。

中国では、少なくとも紀元前300年頃には、はんだ付けした壷が存在していた。

缶詰は、19世紀に登場以来、胴や蓋を接着する手法に長らくはんだ付けが行われてきた。19世紀末に、はんだ付機が開発されたこと、蓋と胴の接続に二重巻き込み製法が開発されるなど、缶の大量生産のボトルネックとなるはんだ付けを軽減する手法が開発されたが、一枚板を丸めて作る胴の部分の接続ははんだ付けを避けることはできず、1966年にアメリカ・キャン社によってナイロン接着剤とする製造方法が開発されるまで続けられていた[5]

日本編集

日本ろう接の歴史でもろう付けが先行した。5世紀ころには鋳掛補修が行われた銅鐸も作られている[6]。奈良の大仏の建造では、錫に鉛を混ぜた合金である白鑞(しろめ)がろう材として使われ[3]、仕上げや補修のために使用されたと考えられている[6]

貝原益軒の『万宝鄙事記』(1705年)には、錫鉛棒を炭火で溶かして銅容器の漏れを塞ぐ手法が記されている[3]。『和漢三才図会』(1713年)に記述された白鑞の製法は、鉛1斤(600g)に唐錫10両(375g)を練り合わせるというもので、この鉛と錫の配合比率は今日の「はんだ」とほぼ同様である[7]。しかし、これらの文献に「はんだ」の名は記されていない[3][7]幕末1866年に初演された河竹黙阿弥の歌舞伎狂言「船打込橋間白波」には、鋳掛屋のセリフに「鉛や盤陀の売物」という言葉が登場している[3]

はんだの種類編集

はんだは用途によりいくつかの種類に分けられる。の含有率で区別することが多い。用途により太さも異なる。と錫以外の成分を含むものもある。

  • 金属用
  • 電気用
    酸化を防ぎ、接合を容易にするために油脂の一種であるフラックス(以前は松脂が使われた)を含むものが多い。そのため、この種のはんだは一般的に「脂(やに)入りはんだ」と呼ばれている。
    錫の割合が63%、融点が184で最も低い。冷えると液相から固相へ瞬時に変化するため扱い易い。
    • 高融点はんだ、高温はんだ
    共晶はんだに溶かされると困る部分、高温にさらされる部分のはんだ付けに使用する
    • 低融点はんだ
    低融点の金属を混合し、特に融点を低くしたもの。
    • 入りはんだ
    銀メッキ面や銀撚り線などをはんだ付けする際に使用する。

JIS Z 3282-1999では、それぞれの成分割合の違いでSn-Pb系が16種、Pb-Sn-Sb系が7種、Sn-Sb系が1種、Sn-Pb-Bi系が5種、Bi-Sn系が2種、Sn-Cu系が2種、Sn-Pb-Cu系が2種、Sn-In系が1種、Sn-Ag系が3種、Sn-Pb-Ag系が4種、Pb-Ag系が3種規定されている。[8]

金系はんだ編集

シリコンゲルマニウムアンチモンなどと合金にする事で融点が下がり、金75-80%、錫20-25%では280℃で融解を始める。金は高価であるため、少量ながら特に信頼性が求められる用途でのみ使われ、シリコンやゲルマニウムの半導体でのダイ・ボンディングやパッケージのシーリングで使用される[9]

鉛問題編集

は人体や環境に有害なので、鉛を含まない鉛フリーはんだや、金属(など)を添加した接着剤への移行が進んでいる。ただし、鉛フリー化を行うために導入された元素あるいは化合物の毒性について十分な調査が行われているとは言い難く、鉛フリーであるから環境毒性が小さいと判断することは早計である。

関連項目編集

参考文献編集

  • 『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。ISBN 978-4-7693-1265-9NCID BA82609347

脚注編集

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  1. ^ a b c 半田・盤陀”. 大辞林第三版(コトバンク所収). 2016年2月16日閲覧。
  2. ^ a b c はんだ【半田 solder】”. 世界大百科事典第2版(コトバンク所収). 2016年2月16日閲覧。
  3. ^ a b c d e f 溶接用語の話”. 日本溶接協会. 2016年2月16日閲覧。
  4. ^ 半田山(桑折町)の治山”. 福島県森林保全課. 2016年2月16日閲覧。
  5. ^ 製罐技術の変遷”. 日本製罐協会. 2019年4月21日閲覧。
  6. ^ a b 紀元1年~1600年”. 中村春雄記念ライブラリー 溶接の歴史. 産報出版. 2016年2月16日閲覧。
  7. ^ a b 紀元1600年~1800年”. 中村春雄記念ライブラリー 溶接の歴史. 産報出版. 2016年4月8日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2016年2月16日閲覧。
  8. ^ 『金属データブック』日本金属学会・編、丸善、2004年、改訂4版。ISBN 9784621073674NCID BA65939210
  9. ^ 大澤直『金属のおはなし』日本規格協会〈おはなし科学・技術シリーズ〉、2006年1月25日、第1版第1刷発行。ISBN 4542902757NCID BA75519153