半田 VS 圧着

質問

半田は合金？になっていると思いますが、
圧着は単に押さえただけですので、
圧着の方が弱いような気がしますが、
実際は、圧着の方が強いのですよね？

素人考えですと、圧着の場合、金属の熱膨張と収縮を繰り返すと、その圧着部分がどんどんずれて、最後には外れてしまうと思うのですが、こういった心配は少ないのでしょうか？

また、半田であれば、合金を形成していれば、これは、金属結合ですので、非常に強い結合に思うのですが、いかがな物でしょうかね？

回答No.7

foobar · ベストアンサー

半田と母材の間にできるのは、合金というよりも金属間化合物というのが正しいようです。
（ http://www.handa-npo.com/knowledge/about.html など参照。）
こいつをうまく作ってやらないと強度が出ない、ということになるようです。

圧着もきちんと固相拡散接合ができていれば、引きはがすときに表面がくっついていてメリメリと剥がれるような感じになります。（金属材料やっている人によると、固相拡散ができているのを圧接と呼ぶのだとか。）

回答No.11

yamame17gou

最強は囲い込み圧着です。
被覆を囲いストレスを圧着部に与えません。
ハンダは電線をソリッド化し断線が容易に起きてしまうので極力排除されていることも事実です。

振動源でもあるスピーカーユニットの端子に標準採用されている#205平型接続端子に関するQ&Aサイトの回答例、以下を参考にして下さい。

スピーカーユニットの交換、点検、テスト等において合理的な接続方法なので標準化されているのです。
他の事とは関係無くこの部分を着脱式にすることに意味があるのです。
アンプ、スピーカーの切り分け等が瞬時に出来るので理想的な方法、対処においてストレスがありません。

タブ端子又はファストン端子又は平型差込端子のメス。
サイズは205。
http://item.rakuten.co.jp/dendenele/220534-2/
（これは偶々バラ売り無し、物の存在と単価の参考にして下さい）

http://item.rakuten.co.jp/bits/aut_tl205m/

圧着端子メーカー各社で製造されています。http://www.jst-mfg.com/product/detail.php?series=386
連鎖品ではなく単体品もあります。ルートは電気材料、配線資材、その他、秋葉原にもあります。
JST通販サイトにも問い合わせして下さい。

平型接続ターミナル 205 バラ売り http://www.akiba-rdc.com/search/product?prod_id=38217
私はこれを使っています。ビンテージスピーカ等ハンダ付け端子タイプでも,よくハンダを吸い取り、メスを微量にかしめてやれば対応出来ます。
接触安定性は接触部分が多いのと囲まれている為、全く心配ありません。自動車や航空機でも標準採用の方法です。

ソリッド化して問題を起こす為半田付けは極力排除が製造技術の進化でもあります。

回答No.10

yamame17gou

最強は被覆囲い込み圧着です。
被覆を囲いストレスを圧着部に与えません。
ハンダは電線をソリッド化し断線が容易に起きてしまうので極力排除されていることも事実です。

回答No.9

mimazoku_2

＞半田　VS　圧着

【コードと端子の接続で考えた場合】
有利なのは、「圧着」です。
理由は、半田の場合、半田が染みこんだ部分は、「固くなりすぎる」ので、半田との切れ目の部分にストレスが集中し、折れてしまうのです。
圧着の場合、接続した金属の強度と柔軟性が維持されるので、結果的に「圧着」が長期に亘って信頼性が確保されます。
半田の場合、振動に弱点があります。

【ＩＣなどの部品を基盤に付けると考えた場合】
圧着では、部品のリード線の温度を高く上げないといけないので、部品への熱によるダメージが大きいです。
また、手軽に接着を行う意味では、半田が有利です。

【半田の欠点】
現在の電気製品の多くは、「鉛レス」になっていますが、古くからある物には鉛が含まれています。
また、半田付けを行う際に鉛レス半田は、５０℃以上温度を上げないと溶けません。
そして、すぐに粘着性が失われて扱いづらいのも事実です。

あと、部品の中で高温になるもののリード線付近では、「ヒートサイクルストレス」による「半田割れ（クラック）」が発生します。
これらは、すぐにどうこうはなりません。
じわじわとボディーブローのように調子が良くなったり、悪くなったりを繰り返し、故障に至ります。
主にリード線の周囲に天ぷらの衣のような線が現れて、じわじわ進行します。
あと、ヒートサイクルストレスの場合、金属の配合などにより、その金属同士の「境界線」にて、クラックが発生します。
つまり、強いと思われた合金は、混ぜ合わさった金属の配合関係で、この問題を引き起こす事になります。
抵抗器を半田付けすると、リード線を固定しているのは、すず、鉛をメインとした合金です。
これらは、それぞれ異なる「熱膨張係数」がありますので、それぞれが熱膨張を繰り返すと、すずと鉛の間で、亀裂が生じ、それが広がり、機能不全を引き起こすのです。

これらの現象は、特にブラウン管テレビで見られた現象です。
だから、「叩くと直る」のは、これが原因です。
特に高電圧を発生させるフライバックトランスのリード線部分で、この現象が発生すると、トランスに負荷が掛かります。
それがやがて、トランス内部で高温になり、絶縁樹脂を「炭化」させ、それがガスを発生させ、絶縁樹脂が「変質」し、やがて穴が開くのです。
その状態で使用を続けると、バチバチと大きな音を立てて、やがて「火を噴く」のです。
ブラウン管テレビの火災は、こういう風に発生します。

回答No.8

nijjin

半田と圧着どちらが有利化というとケースバーケースです。
たとえば、CPUパッケージ内部のCPUコア本体とピンやCPUを付けるソケットなどは1000を超えています。
圧着しようにも不可能です。
また、1ミリぐらいしかないチップ抵抗などを圧着しようとしても無理です。

逆に、10cmもある銅線を半田で付けるより圧着したほうが強力です。

半田割れや圧着の接合面が外れると言うことは実際にありますが全体から見ればわずかです。
もし、それが実用するにあたって問題であり大きな欠陥とされるなら違う方法が出来ていたでしょう。
現時点としてはどちらも優れた方法であり必要に応じ使い分けるべきものです。

ちなみに、半田は電気を通すためだけでなくエアコンの配管や金属の接合にも使われます。

回答No.6

toraayuyur

半田もきちんと半田付けできれば非常に強いものですが、これがなかなか難しい。
圧着なら専用工具を使えば誰でも出来ます。専用工具で圧着したもので圧着部分が外れたことはありません。配線が切れます。

お礼

回答いただきありがとうございます。
実用上はとても優秀なのですね。とても参考になります。

回答No.5

fjnobu

半田は合金にはなっていません。接着と考えている方が間違いありません。
圧着は同じ金属を締め付けているので、温度変化にも同じよう膨張と収縮を繰り返します。
だから、圧着のほうが信頼性は高いのですが、細かいところは圧着はしにくいので半田が多くなります。
強さは、圧倒的に圧着のほうが強いですね。

お礼

回答いただきありがとうございます。

半田の中の、銅と錫が反応して、その境界面では、青銅鏡などに使われる青銅かそれに鉛を加えたような合金が形成されていないでしょうかね？

例えば、固定されたあとの形状が、ワニ口クリップの様な形状（また、ワニ口のバネは固定されていると仮定）だと仮定します。そうして、銅線を挟んでいる状態。

この状態で、冷温から高温になると、ワニ口と銅線の膨張により、ワニ口が少し開きます。
そして、弾性力が弱ければ（OR繰り返せば）、開いた状態で固定されてしまい、中の銅線の収縮すると、ワニ口と銅線の間に隙間が出来ないでしょうかね？
仮に、ここが金属結合であれば、収縮も常に同じように動きますが、その接合部が弱ければ、最終的には、収縮時に引っ張られて開いてしまわないでしょうか？

回答No.4

foobar

圧着（圧接）はきちんとした処理ができていれば、金属同士が固相拡散接合をして一体化するので堅牢な接続になります。
ハンダ付けも母材に拡散して合金を作って接合するのですが、きちんとしたハンダ付けをしていないと合金部分と半田がうまく一体化しなかったり、するかと思います。

お礼

回答いただきありがとうございます。
確かに、原理的には起こりえると思いますが、
金槌で釘を叩いても、固相拡散結合は起きませんので、
そうそう簡単に固相拡散結合（金属結合と同義？）は起きないような気がします。
ただ、実際には、採用されていますので起きている物とは思いますが、
どうも、日常生活との開きが大きく、なかなかイメージが出来ません。
もし、良い例などありましたら紹介頂けると幸いです。

回答No.3

sailor

まぁ。答えは出ているようなので、以外に多い半田付けでのトラブルを書いておきますね。質問者さんが指摘している熱の影響ですが、実は、圧着よりも半田のほうが多くのトラブルを招くのですよ。比較的大きな電流の流れる部分や発熱の多い素子などの半田付け部分で多く発生するトラブルに半田割れというものがあります。これはプリント基板で多く起こる現象ですが、プリント基板上で銅箔でできたランドとパーツの足の部分に半田を流して接合しているわけですが、このプリント基板と半田自体と、パーツの足の熱膨張率がそれぞれ違うため、半田にクラックが入って接触不良を起こすというものです。よく見かけるのはパーツの足の周りに丸く亀裂が入って間隙ができて導通が保てなくなるという現象です。これは基盤が一番熱膨張率が大きいので、加熱されると半田付け部分では半田を外側に引っ張るように力がかかり、冷めれば元に戻るということが繰り返されます。これが金属疲労の原因となりクラックを発生させます。

電気器具などの故障で叩くと動き出すとか、しばらくして温度が上がってくると動き出す（その逆も）などは、これが原因である場合が結構あります。

一方、圧着は金属の可塑性を利用して密着させるわけですが、確かにこちらも熱膨張と収縮を繰り返しますが、圧着端子やスリーブなどでは双方の材料が同じである場合が多いですし、いったん可塑性域で変形させられたものは、そのれらの材料の弾性限界を超えて変形させられない限り、膨張収縮を繰り返しても形が変わることはありません。一見弾力性などとは無縁に見える圧着ですが、端子と線材の双方の間には互いの弾力性による圧力が常に掛かっているので、まともな使用条件では双方がずれることはありません。

お礼

回答いただきありがとうございます。

実用上についてはとてもよく分かりました。実際、昔作成した半田は数年後にそうなっていますね・・・

ただ、それでも分からないのが、接着面では、合金で金属結合になっていると思います。しかし、何故、この金属結合を断ち切ることが出来るのでしょうか？

良く、半田を、ノリ（接着糊）みたいな物と表現する人が居ますが、ノリの結合は分子間力であり、例えるなら、ドライアイスやヨウ素、氷みたいな物で、風が吹くだけでいつかは離れてしまい当然というイメージがあります。しかし、金属結合となると、非常に強く酸化さえしなければ何万年でもくっついているイメージがあります。

また、弾力性があったとしても、飽くまで、非常にマクロなイメージではありますが、銅線などちょっと手で押さえるだけで形が変わってしまい戻りません。弾性力は殆ど無いイメージです。いかがな物でしょうかね？

回答No.2

BP9outback

半田は　溶融でなく　端子と配線に　乗っかってる　かぶさってるだけで　
金属同士が結合している訳ではありません
また　配線に　熱が加わるので　配線が固くなります　この熱硬化した　配線首部分が　折れる事も有ります。

圧着は　物理的に　密着挟み込みなので　大きな過熱を受けない限り　熱膨張などで緩むとは　考えにくいです。

以前　車のスピーカー取付で　パワーウインドウの　配線１６本位を　延長移動させましたが
ギボシ端子を　圧着ペンチで圧着したのち　半田を　溶かし込み　２重の固定をさせた事が　あります。
ギボシ端子と　配線太さ　圧着ペンチサイズが　完璧に合っていなかった為です。
車なので　振動影響　数あるので　圧着不良（施工ミス）　外れを起こさない様に

圧着による心配は、　施工上の問題だけで　正しい配線太さと　圧着端子の差し込みサイズ径　正しい圧着ペンチサイズで　正しく　圧着すれば　まず外れないものです。　半田より確実

お礼

回答いただきありがとうございます。

実用上についてはとてもよく分かりました。
実際、昔作成した半田は数年後にそうなっていますね・・・確かに、配線部分で切れている物もありますね。

因みに、今、電子温度計の延長ケーブルを作っているのですが、実は、圧着ペンチがないため（100円の温度計のために圧着ペンチは買えない）、普通のペンチで圧着していて、なんかはずれそう・・・と思っています。ま、外れても大したことはないのですが、半田は蛇足か効果があるのかなどと思ってみたりしています。

また、はんだを良く、ノリ（接着糊）みたいな物と表現する人が居ますが、ノリの結合は分子間力であり、例えるなら、ドライアイスやヨウ素、氷みたいな物で、風が吹くだけでいつかは離れてしまい当然というイメージがあります。しかし、金属結合となると、非常に強く酸化さえしなければ何万年でもくっついているイメージがあります。

回答No.1

koujikuu

ハンダ付けは基板コネクタ/大型コンデンサなど外力が加わるとクラックが生じ接続不良になりやすいです
その為ケーブルとコネクタとの結線は一般的にかしめが多いです、半田付けするにしてもケーブルを動かないようにしっかり固定します
圧着したケーブルが外れるのは圧着不良です、無理に引っ張るとケーブルのほうが切れます

お礼

回答いただきありがとうございます。
実用上のお話とても参考になります。
しかし、疑問があるのですが、
良くはんだを、ノリ（接着糊）みたいな物と表現する人が居ますが、ノリの結合は分子間力であり、例えるなら、ドライアイスやヨウ素、氷みたいな物で、風が吹くだけでいつかは離れてしまい当然というイメージがあります。しかし、金属結合となると、非常に強く酸化さえしなければ何万年でもくっついているイメージがあります。
どうも、このイメージが強く、圧着よりも半田の方が優秀なのでは？と思ってしまいます。
ただ、実用上はそうらしいのですよね・・・