電子機器の workshop に入れば、棚に鉛はんだと鉛フリーはんだの両方が置いてあるのを見かけるでしょう。技術者は議論し、調達チームはコンプライアンスを尋ね、ホビイストはどちらがより良く使えるかを知りたいと思っています。短い答えは「何を作っているか、どこで使うか、どのトレードオフを受け入れられるか」によって異なります。

本ガイドでは、融点や接合信頼性から規制要件や表面処理との互換性まで、実際の違いを詳しく解説し、基板が量産に入る前に情報に基づいた決定を下せるようにします。

鉛はんだとは

鉛はんだは、錫と鉛から作られる金属合金です。最も一般的な組成はSn63/Pb37で、63%が錫、37%が鉛です。この比率は共晶（eutectic）であり、183℃の単一温度で溶融および凝固します。

この予測可能な相転移は電子機器実装において大きな利点です。凝固中に接合部が乱されるリスクを低減し、これがコールドジョイントの主な原因の一つです。低融点、優れた濡れ性、自己フラックス性と相まって、鉛はんだは数十年にわたって業界標準となりました。

他の一般的な組成にはSn60/Pb40（融点範囲183〜190℃）や、ウェーブはんだ用パレットなどの高温用途で使用されるSn10/Pb90があります。

鉛フリーはんだとは

鉛フリーはんだは、鉛を他の金属に置き換えたものです。現在最も広く使用されている合金はSAC305（96.5%錫、3%銀、0.5%銅）で、融点は約217〜220℃です。他のバリエーションにはSAC405（高銀含有）や、ウェーブはんだ用途で好まれる低銀系のSN100C（錫-銅-ニッケル）などがあります。

鉛フリー実装への移行は、2006年に発効したEUのRoHS指令によって大きく推進されました。現在では鉛フリーがEUで販売される製品のデフォルトであり、多くのメーカーがサプライチェーンを簡素化するためにグローバルに採用しています。

鉛はんだ vs 鉛フリーはんだ 直接比較

性能と信頼性：各はんだの得意分野

ほとんどの民生電子機器では、鉛フリーはんだは最新のSAC合金と最適化されたリフロープロファイルにより、鉛はんだと同等の性能を発揮します。ただし、各タイプに明確な優位性がある特定のシナリオがあります。

鉛はんだが優位な分野

• 高振動環境 — 鉛入り接合部はより延性があり、機械的ストレスをよりよく吸収する

• リワークの多い実装 — リフロー温度が低く、周辺部品への熱損傷リスクを低減

• 微細ピッチ・高密度基板 — 優れた濡れ性により狭いスペースでもクリーンな接合

• 軍需・航空宇宙 — RoHS適用除外により鉛はんだの長期信頼性が認められている

鉛フリーはんだが優位な分野

• RoHS/REACHコンプライアンスが必要な市場アクセス

• 高温動作環境（150℃超では鉛フリー接合部の方が耐性が高い）

• 対象市場の環境規制で鉛含有が禁止されている場

• 製品寿命後のリサイクル・廃棄要件を考慮する場合

鉛はんだの安全性：事実と誤解

鉛はんだに関する警告の多くは現実に基づいていますが、一部は誇張されています。鉛は確かに有毒で、体内に蓄積され、長期または反復曝露により深刻な健康リスクをもたらします。ただし、はんだ付けの状況における実際の危険は主にフューム（ほとんどはフラックス蒸気であって鉛蒸気ではない）と、洗っていない手を介した鉛粒子の摂取から生じます。

裸手で鉛入りはんだ線を扱うだけでは、その後手を洗えばリスクは最小限です。より深刻な職業曝露は、適切な換気や衛生管理なしで年間を通じて毎日はんだ付けを行うことに起因します。適切な抽出システムを備えた管理された製造環境では、鉛はんだは安全に使用できます。

基本的な予防措置

• 適切な換気またはヒューム抽出装置を使用する

• 飲食や顔に触れる前には必ず手を洗う

• 鉛入りはんだ接合部の研磨やグラインダー処理を避ける（微粒子発生のため）

• 鉛含有材料は地域の規制に従って保管および廃棄する

表面処理との互換性

はんだの選択は、PCBの表面処理と直接的に相互作用します。特にハードゴールドめっきを使用する場合は重要です。ハードゴールドめっきはエッジコネクタやカード接点などによく使用され、非常に耐久性が高く耐食性に優れていますが、はんだ付け可能な表面としては理想的ではありません。金はんだに急速に溶解し、特にSAC合金では金脆化と弱い接合部を引き起こす可能性があります。

はんだ付けされる部品には、ENIG（電解ニッケル浸漬金）がより適切な選択です。ENIGはニッケルの上に薄く均一な金層を提供し、脆化リスクなしにはんだ付け性を保護します。PCBにハードゴールドめっきを指定する場合、通常はコネクタ領域のみに使用し、はんだ付けされるパッドにはHASL、ENIG、またはOSPなど別の表面処理を使用します。この区別を設計段階で正しく理解し、製造ノートに明確に記載することで、後工程の実装トラブルを防げます。

結局どちらを選ぶべきか

以下のように整理できます。

鉛はんだを選ぶ場合

• 製品がRoHSの適用除外対象である（軍需、航空宇宙、特定条件下の医療機器）

• 試作やリワーク作業でプロセス制御が難しい

• 高振動や機械的ショックが想定される用途

• 鉛入りプロセス定格のレガシー部品を使用している

鉛フリーはんだを選ぶ場合

• EU、英国、カリフォルニアなどRoHS/REACH要件のある市場に出荷する

• 製品が民生電子機器またはIoTである

• 長期的な環境廃棄処理を考慮する必要がある

• 部品ライブラリがRoHS準拠サプライヤーからの調達である

まとめ

はんだの選択は、PCBの設計と製造方法に直接影響します。リフロー温度の違いは材料選定、スタックアップの安定性、部品実装精度、ソルダーマスク性能に影響を与え、プロセスを早期に適切に設定することで、後工程での層間剥離やはんだ濡れ不良などの問題を防ぐことができます。

PCBgogoでは、成熟した製造プロセスと高品質材料を使用して、さまざまな実装要件にわたって安定した性能を確保しています。どの表面処理や製造アプローチがプロジェクトに最適かわからない場合は、お気軽にお問い合わせください。エンジニアリングチームが設計をレビューし、実用的で信頼性の高いソリューションを推奨します。

FAQ

鉛はんだと鉛フリーはんだの主な違いは？

最大の違いは融点と組成です。鉛はんだ（Sn63/Pb37）は183℃で溶けるのに対し、鉛フリー（SAC305）は217〜220℃で溶けます。鉛はんだは濡れ性と延性に優れ、鉛フリーはんだはRoHS対応で高温耐性が高いという特性があります。

SAC305の融点は？

SAC305（96.5%錫、3%銀、0.5%銅）の融点は約217〜220℃で、鉛はんだ（183℃）より約30〜40℃高くなります。このため、基板材料と部品の耐熱性に注意が必要です。

鉛はんだはRoHS違反ですか？

鉛はんだはRoHS指令の対象ですが、軍需、航空宇宙、特定の医療機器など、適用除外が認められている分野があります。民生電子機器をEU市場に出荷する場合は鉛フリーはんだが必須です。

ENIG表面処理とはんだの相性は？

ENIGは鉛はんだ・鉛フリーはんだの両方と良好な互換性があります。ハードゴールドめっきは金脆化のリスクがあるため、はんだ付けパッドにはENIGが適しています。コネクタ部のみハードゴールドを使用し、パッドはENIG/HASL/OSPにすることが推奨されます。

鉛はんだと鉛フリーはんだは混在できますか？

技術的には可能ですが、推奨されません。リフロープロファイルの最適化が難しく、接合品質にばらつきが生じる可能性があります。特に同じ基板上で両方を混在させる場合は、事前に製造メーカーと十分に協議する必要があります。