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はんだ付け基礎講座 WEB版

20 熱容量の考察

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、必要条件ではありますが、十分条件であるとは思えません。
こういった観点から考えると、熱容量を補うために基板を余熱しておいて、基板と部品の温度を上げておくことは有効であることがわかりますね・・

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