共晶はんだ実装で必要不可欠なコンタミ防止対策

共晶はんだとは？

共晶はんだ（読み方：きょうしょうはんだ）は、主に錫（Sn）と鉛（Pb）の合金から構成されています。一般的な共晶はんだの組成は、錫と鉛がおよそ6：4の比率で成分が混合されています。共晶とは、二成分以上を含む液体から同時に析出する結晶の混合物という意味です。このため、錫と鉛の2種類の金属で構成されたはんだを共晶はんだと呼びます。

＞＞共晶はんだとは？現在も共晶はんだが必要な理由とは？

鉛フリーはんだが広く使われるようになった理由

ひと昔前までは、基板実装には鉛を含む「共晶はんだ」が一般的に使われていましたが、環境面への影響から、2000年以降に鉛を含まない「鉛フリーはんだ」が誕生し、現在は鉛フリーはんだが主流のはんだとして幅広く使用されています。

このような流れの中、欧州連合（EU）では、法律である「RoHS指令」を2006年7月1日に制定し、電子・電気機器への鉛の使用が 原則禁止 されました。（RoHS指令では、鉛のほかに水銀、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使用も禁止しています。）

＞＞鉛フリーはんだと共晶はんだを徹底比較！

それでも共晶はんだが必要な理由とは？

上記の通り、共晶はんだと鉛フリーはんだを比較すると、環境面を考慮して鉛フリーはんだが選択されることが多くなりますが、共晶はんだが必要な分野はいまも残っています。

特に性能面において、共晶はんだは鉛フリーはんだを大きく凌駕します。まず共晶はんだは鉛を含むため低融点であり、はんだ付けが比較的容易で制御しやすくなります。そのため、手動はんだ付けの場合には優れた選択肢となります。この扱いやすさは共晶はんだの大きなメリットになります。

また、共晶はんだ中の鉛は、接合強度や耐振動性を高める効果があるため、優れた信頼性を有します。この信頼性によって共晶はんだが選択されることも多く、共晶はんだのメリットの1つとして挙げられます。

つまり、鉛が入ることによる低融点での取り扱いやすさや、鉛による接合強度・耐振動性の向上が見込めるため、高度な信頼性が要求される場面、例えばロケットや航空宇宙、車載、鉄道などの電子機器のはんだ付けにおいて、現在も共晶はんだが重宝されています。

共晶はんだの基板実装で必要不可欠なコンタミ防止対策

共晶はんだを基板実装で使用する上で、最も重要なポイントと言えるのがコンタミ防止です。

お客様や製品別に基板実装の際にはんだを指定されているのは、それぞれ要求や目的があるためです。そのため、使用間違いや混合・混入は絶対に許されません。

鉛（Pb）を含まない「鉛フリーはんだ（写真左）」と、鉛を含むはんだ「共晶はんだ（写真右）」が存在しますが、下写真のようにケース等の色で判別はできますが、人的ミスによるはんだ間違いは発生しかねません。

環境不良は、外観では見分けが付かないものですが、鉛混入は非常に怖い不良です。鉛フリー要求の製品だったのに共晶はんだを使用して市場に出回ってしまった場合、想像もつかない大きな損失が発生し、場合によっては一瞬で会社が無くなる、それくらい致命的な問題なのです。

日東電気が実施する共晶はんだのコンタミ防止対策

そのため当サイトを運営する日東電気では、共晶はんだの基板実装を数多く行っておりますが、下記のような共晶はんだ実装のコンタミ防止対策を取っています。

コンタミ防止をする工場レイアウト

基板実装を行う日東電気の小山工場では、下記のような工場レイアウトを組んでおり、自動部品棚を活用した部品自社調達（Ａブロック）から、各種検査（Ｂブロック）、共晶はんだ、鉛フリーはんだの自動はんだ槽によるライン実装（Ｃブロック）まで、すべて一貫対応しております。

特にはんだのコンタミについては、Ｃブロックで対策を取っています。ラインがそもそも分かれているため、ライン内でのコンタミを防止するような体制を取っています。

色でわかりやすく判別可能な現品票

基板実装で必須となる現品票ですが、日東電気では下記のように

• 共晶はんだ：白色
• 鉛フリーはんだ：緑色

という色分けを行っています。

誰が基板実装をしても間違えることがないように、場所と表示でわかりやすく判別ができるようにすることで、共晶はんだのコンタミ防止を徹底しています。

日東電気ならではのはんだ付けとは？

当サイトを運営する日東電気では、鉛フリーはんだと共晶はんだ、どちらにも対応をしております。

多種多様なはんだプロセスへの対応力

日東電気では、様々なはんだ付けに対応しており、お客様のご要望に応じて最適なはんだ工程や基板実装方法のご提案を行っております。

はんだ付けには大きなプロセスとして、

• リフロー実装工程：表面実装(いわゆるSMT実装)
• フローはんだ工程：ソルダーリング装置やはんだ付けロボットを用いる
• マニュアルはんだ工程：人の手を介して行う

という3種類のはんだ工程があります。当社ではすべてのはんだ工程に問題なく対応しております。

鉛フリーはんだラインと共晶はんだラインにおける徹底したコンタミ防止

当社では鉛フリーはんだと共晶はんだ、どちらもラインを構築しておりますが、各ラインを別々に構築・管理しており、徹底したコンタミ防止対策を施しております。先述の通り、鉛フリーはんだは、RoHS規制によって開発が進められたはんだです。そのため、一定以上の鉛を含まないようにする必要があり、生産ラインにおいても対策が必要となります。共晶はんだと鉛フリーはんだを同じラインで実装すると、どうしてもコンタミが発生しかねません。

しかし当社では、共晶はんだは共晶はんだ専用のラインで基板実装を行っており、ライン単位で徹底したコンタミ防止対策を取っております。

現在は鉛フリーはんだを選択する電子機器も多くなっていますが、当社では現在でも共晶はんだのご依頼を多くいただいております。

共晶はんだの基板設計・実装に関する実績とノウハウ

共晶はんだ基板は、発電、鉄道関係、船舶、などの公共事業・インフラ設備に関わる分野で多く使用されています。高い信頼が求められるため、高精度な基板実装が必要となります。

日東電気では、これまでに上記のような公共・インフラ設備向けに数多くの共晶はんだの基板設計・実装を行った実績がございます。この実績と培ってきたノウハウこそが、当社が共晶はんだの基板設計・実装で選ばれる理由の1つです。

日東電気ならではのプリント基板 設計・実装

当サイトを運営する日東電気では、これまでに数多くのプリント基板の設計・実装を行ってまいりました。日東電気だからこそ可能なプリント基板の設計・実装としては、下記のような特徴があげられます。

プリント基板の設計・実装に関する圧倒的な実績

これまでに日東電気では、様々な業界のお客様に向けて、多種多様なプリント基板の設計・実装を行ってきました。プリント基板の種類としては、ガラスコンポジット基板のCEM-3、ガラスエポキシ基板のFR-4が実績の大半を占めますが、高機能特性を持つテフロン基板・セラミック基板も実績としてございます。また最近では余り出回りませんが、紙フェノール基板の実装も対応しております。

＞＞プリント基板の種類一覧をご紹介！

混載実装への対応力

現在は電子機器も高機能化されており、その数量も増えていることから、生産性や低コストを重要視され、特に量産工程では表面実装が多く採用されています。一方で挿入実装は信頼性が高くストレス耐性も高い用途で必要とされます。

この両方を兼ね備えたのが、混載実装です。混載実装は、同一基板上でスルーホール（IMT、DIP）実装と表面（SMT）実装の両方を実施する実装方法です。表面実装と挿入実装では、実装できる部品が異なるため、多様な部品の実装が求められる場合に混載実装が使用されます。表面実装と挿入実装のどちらも必要な混載実装は、信頼性が高くストレス耐性も必要な製品を、なるべくコストを抑えつつ量産が必要な製品に採用されます。

そして当サイトを運営する日東電気は、混載実装の実績を数多く有しており、また混載実装の前工程であるアートワーク設計から、後工程の筐体設計・製造まで、ワンストップで対応しております。

＞＞混載実装とは？

リスクを徹底的に排除するVE提案

お客様が不安に思われる防水や火災などの機能面のリスクを徹底的に排除するためのVE提案や対策についても積極的にご提案を行い、エラーが生じない、万が一生じてもすぐにエラー発見できるEMS生産体制を構築いたします。UL規格、IEC規格、EMC規格、PSEマーク、S-JET認証、RoHS指令、系統連系保護装置等認証、第三者認証制度、JQA(日本品質機構)など、各種規格や制度に則って、安心いただける電子機器EMSメーカーとして基板設計・実装を行っております。

＞＞電子機器の設計・製作に必要な安全規格まとめ

工程FMEAにも対応

当社ではお客様のご要望に合わせて、工程FMEAにも対応しております。FMEA（Failure Mode and Effects Analysis）は、製品やプロセスにおける各種の障害や故障の可能性を予測し、その結果に対する影響を定量的に評価する手法です。FMEAは、日本語では故障モード影響解析と呼ばれます。製品の設計段階からプロセスの改善後まで、あらゆる段階での障害や故障のリスク評価を行い、予防的な対応策を立てることで、製品やプロセスの品質を向上させることができます。

基板関連部品の調達力・在庫力

基板実装には様々な電子部品が必要となりますが、当社では電子機器メーカー様の調達代行という側面も持っており、お客様に代わって基板周辺部品の自社調達も行っております。

コイルや抵抗、ハーネスなどの電子部品から、プラスチック筐体、板金筐体などの組立工程に必要な部品まで、すべて調達いたします。

＞＞日東電気グループは、OEM・EMSのベストパートナーです。

基板設計・実装に関する技術提案事例

続いて、実際に当社でご提案した、基板設計・実装技術提案事例です。

ロボットはんだ付けによる基板実装で生産性向上＆品質向上

基板設計・実装に関する製品事例

続いて、実際に当社が製作した基板設計・実装に関する製品事例をご紹介いたします。

モバイルカー向け基板＆ダイカスト筐体組立実装

リチウムイオン蓄電システム

シニアカー用インバーターユニット

水素発生装置制御ボックス

油圧制御ユニット

基板設計・実装のことなら、OEM・EMSパートナーズ.comまで！

当サイトを運営する日東電気グループでは、基板アートワークの設計から混載実装、各種検査までをワンストップで対応しております。国内大手メーカー様の基板設計・実装工場として、当社をOEM・EMS先に選定いただきましたら、お客様のパートナー企業として様々な角度から技術提案をいたします。さらに当社では、部品の調達からアセンブリの工程管理まで、すべて請け負いますので、お客様の調達・管理コストの低減にも努めます。

基板設計・実装のことでお困りの方は、OEM・EMSパートナーズ.comまでご相談ください。