Tek方式のはんだ付け技術
(hackaday.com)- Tektronixは1970年代後半〜1980年代前半に、従業員がTek方式ではんだ付けを習得するための詳細な教育映像を制作した
- 1977年の最初の映像は、組立ライン作業者にPCBのスルーホール部品のはんだ付けを安定して行う実務を教える
- はんだ付けの化学、共晶合金、銀入りはんだといった理論も登場するが、核心ははんだごてを正しく扱う作業習慣にある
- 2本目の映像は修理・リワーク技術者を対象に、はんだ除去、PCB損傷の防止、浮いたパターンの修理のような現場復旧に必要な手順を扱う
- 古いVHS映像のように見えるが、濡れたスポンジでこて先を拭いて酸化物や焼けたフラックスを取り除くなど、今でも使えるコツが残っている
Tektronixが教えたはんだ付けの方法
- はんだ付けは単に手で覚える技能のように見えるが、良い接合は良い習慣と長い練習から生まれる
- 接合品質が重要な企業であれば、作業者がはんだ付けを体系的に身につけられるよう教育する必要がある
- Tektronixは1970年代後半から1980年代前半にかけて、Tek方式のはんだ付けを教える詳細な教育映像を制作した
1977年の組立ライン向け映像
- 1本目の映像は1977年に制作され、組立ライン作業者を対象としている
- 中心テーマはPCBで堅牢なはんだ接合を作る実務である
- 主にスルーホール部品を対象としている
- はんだ付けの化学に関する理論も一部含む
- 共晶合金と他のスズ-鉛合金の違いを扱う
- 銀入りはんだを正しく使う方法にも短く触れる
- 映像の多くの部分は、はんだ付け作業の中核ツールであるはんだごての使い方に割かれている
- 濡れたスポンジでこて先を拭くと、急激な温度変化が酸化物や焼けたフラックスを取り除くのに役立つ
修理・リワーク技術者向け映像
- 2本目の映像はTekの修理およびリワーク技術者をより直接的な対象としている
- 1本目の映像内容をかなり繰り返した後、修理特化の主題へ進む
- 効果的なはんだ除去方法を扱う
- “Heat and Shake”方式のはんだ除去は避けるよう求める
- 保護メガネの着用を勧める
- PCB修理中に損傷を避ける方法と、パターンが浮いたときの修理方法を詳しく示す
修理品質と外観
- 修理結果が正しく動作するだけでなく、見た目よく仕上がることも重視している
- 特にbodge wireは目立たないように基板裏面へ配置すべきとしている
- 当時のTek基板は芸術作品のように見えるほどだったため、修理過程でもその外観を損なわないことが重要だった
1件のコメント
Hacker News のコメント
Tektronix式の本物のはんだ付けとはこういうもの: https://www.youtube.com/watch?v=RpB5JqGo1co
Tektronixのセラミック端子ストリップは、セラミック表面に銀を焼き付けてあり、そこに銀3%入りはんだを使っていた。当時のTektronixオシロスコープの内部は本当に美しい。
Tektronixは、画面が校正されていて電圧をかなり正確に測定できるオシロスコープを初めて作った会社だった。それ以前のオシロスコープでは波形のおおよその形しか見られなかったため、Tektronixは携帯型機器で温度や湿度の範囲が広くても電子回路が一貫して動作するよう、部品や手法を自社で開発しなければならなかった。
鉛フリーはんだ付けのコツが気になる。オンラインフォーラムではほとんどいつも「鉛入りを使え」としか見かけず、実際に鉛フリーはんだ付けがうまくなる方法はあまり見当たらない。
特に息子が近くにいることが多いので、鉛はおおむね安全に扱えるとしても、鉛フリーを維持するほうが慎重に思える。
PS-900でも性能は十分だが、MX-500のように30年持つかはわからない。ThermaltronicsはMetcalの特許が切れた後に一部のMetcalエンジニアが立ち上げた会社なので、こて先はより安く入手できるが、最近の電源は確認していない。
Wellerのような他のこてと違い、PIDループを使わない。こて先合金のキュリー効果を利用し、ハンドルに2.6MHzのRFを入れることで、大きな銅面に触れても遅れなくこて先を加熱し続ける。欠点は温度を変えるには高価なこて先を交換しなければならないこと、利点ははるかに多くの熱を伝えられることだ。
はんだ付けオーブンを使わないなら、これが最善の選択肢だ。高いが、作業品質がまったく変わる。ほぼ25年物のMetcalを今でも問題なく使っていて、MetcalとThermaltronicsのこて先に対応し、これまで使ったどのこてよりもよく加熱し、故障しても簡単に修理できる。
それでも鉛フリーのスズ・銀・銅（SAC）はんだはかなり扱いやすい。約300°C程度のより熱いこてが必要で、PCBのはんだ付けでは良い結果を得るために基板を80〜100°Cに予熱する必要があるかもしれない。表面をより高温にする必要があるため、はんだが流れて濡れるまで少し時間がかかることがある。
追加のフラックスやフラックスなしのはんだを使う場合は、互換性をデータシートで確認する必要がある。ほとんどのフラックスは問題ないが、一部の鉛フリー組成には使わないよう記されているものも見た。
SAC鉛フリーはんだの主な欠点は、温度が高いため一部の部品、とくにコンデンサや集積回路が過熱する可能性があることだ。加熱時間はできるだけ短く保つべきだ。
個人的には鉛入りはんだに戻り、換気とHEPAフィルターで曝露を管理している。
こての温度を上げ、まずパッドに当てるべきだ。パッドははるかに大きなヒートシンクだ。こて先を部品リードに当てて1秒ほど待ち、リードの反対側からはんだを供給して、部品リードがはんだを溶かし接合部を満たすようにすればよい。
接合部が不安なときはフラックスを使う。液体のほうが熱伝達をよくしてくれる。パッドと部品リードの間に滑らかなフィレットが見えるはずで、はんだはパッド周囲を100%濡らし、部品リードへ自然につながっていなければならない。接合部が砂っぽく見えたり汚れて見えたり、表面仕上げが悪かったりしてはいけない。
鉛フリーはいまだに鉛入りほどはうまく機能しない。鉛は確かに役に立つ。それでもガレージ環境については、はるかに安心できるようになった。
ただ、手はんだの接点が500個ほど必要なプロジェクトがあったときは、数日間挫折した末に、少し罪悪感を覚えつつ一時的に鉛入りに戻った。
反感には二つの根があると思う。第一に、政府が趣味に干渉するのを嫌う古参が多く、ほかの人にもわざと鉛入りはんだを使うよう説得していること。
第二に、移行初期の数年はつらかったこと。機材のアップグレードが必要で、初期の合金は性能が良くなく、スズウィスカの問題もあった。スズウィスカは鉛フリーはんだだけの問題ではないが、より頻繁に発生していたようだ。だがそういう時代は過ぎ、業界はすでに移行済みだ。
USAFで高信頼性はんだ付けの授業を受けた。完璧なはんだ接合に必要なディテールは膨大で、見た目には問題なさそうな接合でも、露出した銅や凸状の表面などを理由に多くが不合格になった。
これに関するUSAFの技術命令書があり、Navyが発行してMarine Corpsとも共有している: https://www.robins.af.mil/Portals/59/documents/technicalorde...
接合部を作業前後に清掃することが重要だった。押して使うディスペンサーボトルに入れたイソプロピルアルコールと、毛先を約1/4インチに切った酸ブラシを使った。
軍も今では鉛フリーはんだを使っているが、スズウィスカを懸念している。
大学時代に数か月、「電子技術者」のインターンとして働いた。PCBをあるバージョンから次のバージョンへ更新する、3〜10ページほどの改修作業を処理していた。
顕微鏡下で作業し、ときにはマグネットワイヤを基板の片端から反対側まで配線したり、ビアを通して裏面へ回したりもした。ものすごく精密な作業で、同僚の中には本物の芸術家のような人もいた。そこまで上手くはなかったが、ときどきそういう仕事が懐かしくなる。
父の巨大な Weller はんだごてガンで電子工作のはんだ付けを覚えた。40年後に訪ねたとき、電子キャンドルのごく小さな接続部を修理する必要があったのだが、作業箇所を照らす電球付きの、あの巨大でブーンとうなる拳銃のようなものを持っていると、原始人の親玉になったような気分だった。
それでも、その怪物のような道具で、いまだに細かな作業ができた。
この動画は、久しぶりに YouTube で最後まで見た最長の動画で、煩わしい広告がなかったのも新鮮だった。
ちょうど昨日、Amazon で 純銅チップのセットを買った。
長持ちしないとは言われているが、普通のチップをすずメッキして熱を効率よく伝えられるようにするのに本当に苦労していた。チップ用すずメッキ剤、フラックス、クリーナーのどんな組み合わせでも完全には解決しなかった。
こてが普通のチップすらきちんと支えられないなら、奪われる熱を維持できるだけの電力をチップに送れていない可能性が高い。銅はこのプロセスを速くするだけだ。より太いチップを試すか、濡れたはんだをチップに多めに乗せて似た効果を出すこともできるし、より高出力のこてを使う方法もある。
15年間、あらゆるこてではんだ付けしてきたが、銅チップが必要だったことはない。その代わり、標準的な Hakko や Weller より良い機材が必要だったことはよくある。たとえば Hakko の 400°C と Metcal の 400°C はまったく同じものではない。
実際、これを買った人は皆「なるほど、はんだ付けって本来こういうものだったのか」と言う。
はんだが良くない可能性もある。まともな Felder や Multicore の製品を使うのがよい。有鉛はんだは作業しやすく、手を洗って PCB をなめたりしなければ無害だ。普段は Felder の銀入り有鉛はんだを使っていて、1巻き約70ドル。
Hakko を使っているなら純正チップを買うべき。そうでなければ別のこてに替えたほうがいい。低価格帯の Hakko はひどい。
こんなに古い動画群なのに、情報量がとても豊富だった。
PACE のこの包括的な動画シリーズで学び、そこに多くの練習を加えた: https://www.youtube.com/watch?v=vIT4ra6Mo0s
電子回路で遊んでみたいが、はんだ付けが嫌いだ。きつい臭いと煙が嫌だし、小さな金属片があちこちに飛び散るのも嫌だ。
電子工学が生まれて100年経つのに、なぜ接続のためのはんだ付けの代替手段がないのかわからない。
プロはフラックスを大量に使う。酸化の問題を実質的に解決してくれるし、望む場所へ熱を広げるのにも大いに役立つ。温度の問題の半分は、基板を予熱するか、熱風リワークツールで部分的に加熱すれば解決できる。
接着剤や圧着のような他の技術にも使いどころはあるが、信頼性が低かったり、抵抗が高かったり、自動化が難しかったりする。
将来変わる可能性はあるが、需要は大きくない。接着剤は導電性が低く除去が難しく、機械式コネクタはかさばり、その分強くもない。
ただしブレッドボード以外では、結局は清潔なはんだ付け環境を作る方向に縛られる。それ自体はかなり簡単だ。本当に心配ならグローブボックスを作ればいいし、私は防毒マスクを着けて窓を開けている。
「Sodder」と発音したことは一度もない。いつも「Sold-er」だった。
米国西部出身だという点が関係しているかもしれない。誰かが「sold-er」と言うのを聞いたら、おそらくその単語を書き言葉でしか見たことがなく、綴りどおりに読んだ人だと思っただろう。