鉛フリーはんだの融点は220℃|217℃で溶けきらない理由

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はんだ材料の選定で最も重要な「融点」の基礎から、SAC305と低温はんだの違い・使い分けまでを一覧表付きで解説します。

「217℃」という数字だけを見て温度を決めると、鉛フリーはんだは溶けきりません。

鉛フリー標準のSAC305は、217℃で溶け始めて、220℃で完全に液体になります。この3℃のあいだは、固体と液体が混ざったシャーベットのような状態です。見た目は溶けているのに流れず、濡れ広がってくれません。イモはんだやブリッジが出るのは、この領域を抜けきれていないときです。

つまり現場で見るべき数字は、溶け始める217℃ではなく溶けきる220℃のほうです。鉛入りの共晶はんだが183℃の一点でパッと溶けていたのに比べ、鉛フリーが「扱いにくい」と言われるのは、この幅があるからです。

先に答えを言うと、代表的なはんだの融点は共晶はんだ(Sn63/Pb37)が183℃、鉛フリー標準のSAC305が217〜220℃、低温のSn-Bi系が約139℃です。詳しい合金別の温度は記事内の一覧表で確認できます。

はんだの種類代表組成融点
共晶はんだ(鉛入り)Sn63 / Pb37183℃
鉛フリーはんだ(標準)SAC305(Sn-3.0Ag-0.5Cu)217〜220℃
低温はんだSn-58Bi約139℃
はんだ融点の早見表(詳しい合金別一覧は下の表)
この記事でわかること

✅ 共晶点と固液共存の仕組み・なぜ融点が重要なのか
✅ 鉛フリーはんだ(SAC305)の融点と特性
✅ 低温はんだの融点一覧と用途別の使い分け
✅ 温度上昇が部品・基板に与えるリスクと対策の考え方
✅ 現場ではんだ合金を正しく選定するためのポイント

この記事の目次(クリックでジャンプ)

はんだ合金組成・融点一覧表

主要なはんだ合金の組成と融点を一覧にまとめました。なお「ハンダ」「半田」と表記されることもありますが、すべて同じものです。現場では合金名(Sn63Pb37、SAC305など)で呼び分けるのが確実です。

用途別に分類しました。ご自身の使用しているはんだの「液相線」を確認してみてください。

① JEITA推奨・標準系(SAC305・高信頼性)

合金組成(wt%)固相線(℃)液相線(℃)備考
Sn-3.0Ag-0.5Cu217220業界標準 (SAC305)
Sn-Ag3.5-Cu0.75218219共晶点に近い
Sn-3.5Ag221221共晶点
Sn-3.9Ag-0.6Cu217226銀多め

② 低銀・低コスト系(Sn-Cu系・低Ag)

銀を減らしコストダウン。融点が少し高く、濡れ性が落ちるため条件出しが重要。

合金組成(wt%)固相線(℃)液相線(℃)備考
Sn-1.0Ag-0.5Cu217227低Ag (SAC105等)
Sn-0.3Ag-0.7Cu217227超低Ag
Sn99.3-Cu0.7227228銀なし (Sn-Cu)
Sn-0.75Cu227229銀なし

③ 低温はんだ系(Sn-Bi / MILATERA等)

150℃以下の低温実装が可能。

合金組成(wt%)固相線(℃)液相線(℃)特徴
Sn-58Bi139141MILATERA L20等 (標準)
Sn42-Bi58139139共晶低温
Sn91-Zn9198198亜鉛系

④ その他・特殊用途(Sb入り・高温系など)

合金組成(wt%)固相線(℃)液相線(℃)
Sn-5.0Sb238242
Sn-10Sb246258
Sn-0.3Bi-0.7Cu-P226229
Sn-0.7Cu-Ni-P226229

「なんとなく」の温度設定から卒業する

融点や合金の特性を正しく理解していないと、いつまでたっても「原因不明の不良」はなくなりません。 JTEXの通信講座(金属材料・品質管理コース)なら、合金の基礎から体系的に学べるため、トラブル発生時に「なぜ割れたのか」を論理的に説明できるようになります。

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基礎知識:扱いやすい「共晶点」と「固液共存」

はんだ合金の溶け方には、大きく分けて2つのパターンがあります。
ここを理解することが品質管理の第一歩です。

魔法の温度「共晶点(きょうしょうてん)」

かつての鉛入りはんだ(Sn63/Pb37)が優れていた理由は、「共晶組成」だったからです。 スズ単体(232℃)や鉛単体(327℃)よりも大幅に低い183℃という一点で、瞬時に液体化・固体化します。

固相線 183℃ = 液相線 183℃

ドロドロとした半溶融状態(ペースト状)がないため、冷却時に「スパッ」と固まります。
部品浮きやブリッジ不良が起きにくく、手はんだのリペア作業でも非常に重宝されました。

鉛フリー特有の「固液共存領域」

一方、多くの鉛フリーはんだは、溶け始めと溶け終わりに温度差があります。

固相線 (Solidus): 溶け始める温度
液相線 (Liquidus): 完全に溶けきる温度

この間の温度帯では、はんだはシャーベット状(固液共存)になっています。
現在のSMTでは、この「液相線」以上の温度を確実に確保しないと、「未溶融(冷えはんだ)」や接合不良の原因となります。

鉛フリー標準「SAC305」の融点は217〜220℃

鉛フリーはんだSAC305の融点

現在の鉛フリーはんだで最も広く使われているのが、JEITA(電子情報技術産業協会)が推奨するSAC305です。組成はSn-3.0Ag-0.5Cu(錫96.5%/銀3.0%/銅0.5%)で、融点は固相線217℃・液相線220℃。共晶はんだ(183℃)より約35℃高いため、リフロー炉の設定温度も上げる必要があります。

SAC305をもっと詳しく

リフロープロファイルの組み方(TAL・冷却速度・炉内酸素濃度)や、現場でのトラブル対策は別記事で詳しく解説しています。
▶ SAC305とは?組成・融点217℃と現場での扱い方

現場では「220℃に届いた」だけでは足りない

一覧表の220℃は、「そこから液体になる」という線です。「そこで付く」という意味ではありません

そのため現場の管理は、温度そのものではなく220℃を超えている時間で見ます。私が見てきた実装ラインの条件は、ピーク温度は245℃以内、220℃を超えている時間は30秒以上でした。

この2つを並べると、条件の狭さが分かると思います。使える帯は220℃から245℃までの25℃しかなく、そのわずかな幅に30秒以上とどまらせるということです。

  • 下限(30秒以上)がある理由:220℃を超えた瞬間に濡れが完了するわけではありません。溶けたはんだが電極とランドに広がり、金属どうしがつながるまでには時間が要ります。短いと、見た目は溶けていても接合が浅いままになります。
  • 上限(245℃以内)がある理由:はんだではなく、載っている部品と基板のほうが耐えられないからです。245℃という数字は、はんだの都合ではなく部品の都合で決まります。

温度プロファイルの調整が難しいと言われるのは、この25℃の帯を、基板の端から端まで、大きい部品でも小さい部品でも成立させないといけないからです。温まる速さが違うので、片方に合わせるともう片方が外れます。

具体的なプロファイルの組み方は、別の記事にまとめています。

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注目の低温技術:千住金属「MILATERA」

「省エネ」や「熱対策」で注目されるSn-Bi(スズ・ビスマス)系の低温はんだ(例:千住金属工業「MILATERA」など)は、実は「共晶」に近い特性を持っています。

項目内容
主な組成Sn-58Bi
(LEOシリーズなど)
融点139℃~141℃
(共晶点は138℃)
特徴

融点幅が極めて狭く、共晶はんだのように低温でキレの良い溶融・凝固をします。
リフローピーク温度を180~200℃に抑えられるため、
部品への熱ストレス低減、基板反りの抑制、CO2削減に貢献します。

その「マニアックな知識」が武器になる

はんだの融点や組成、熱引き(ヒートショック)まで考慮して実装条件を決められるエンジニアは、製造業界では希少な存在です。 もし今の職場でその専門性が評価されていないと感じるなら、一度市場価値を確かめてみてください。実装プロセスの知識がある人材は、好条件で迎えられます。

【重要】選定の分かれ道:強度のトレードオフ

MILATERAなどの低温はんだは、熱的には「扱いやすい共晶系」ですが、機械的特性には注意が必要です。

比較表:SAC305 vs MILATERA (Sn-Bi系)

特性SAC305 (標準)MILATERA (Sn-Bi系)選定のポイント
溶融挙動固液共存あり
(217-220℃)
共晶に近い
(キレが良い)
SAC305は220℃以上の確保が必須
硬さ・引張強度50-60 MPa60-80 MPa低温はんだの方が「硬くて強い」
靭性(粘り)高い低い(脆い)落下衝撃等はSAC305が有利
熱疲労耐性優れる注意が必要温度変化が激しい環境はSAC305

SAC305: 振動、落下リスク、激しい温度変化がある製品向け(粘り強く壊れにくい)。
MILATERA: 熱に弱い部品、リペア、屋内で使用する家電向け(硬いが衝撃には注意)。

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よくある質問(はんだの融点)

Q. はんだの融点は何度ですか?

代表値は3つ覚えれば十分です。共晶はんだ(Sn63/Pb37)が183℃、鉛フリー標準のSAC305が217〜220℃、低温のSn-Bi系が約139℃。合金ごとの詳しい溶融温度は上の一覧表を参照してください。

Q. 鉛フリーはんだの融点はなぜ高いのですか?

鉛の代わりに銀・銅を加えたスズ主体の合金(SAC系)になったためです。融点が約35℃上がったことで、部品の耐熱やリフローの温度プロファイル管理が鉛フリー時代の重要テーマになりました。

Q. 高融点はんだとは何ですか?

300℃前後でも溶けない、鉛を90%以上含む合金などを指します。パワー半導体の内部接続など「後工程のリフロー熱で溶けては困る」箇所に使われる特殊品で、一般の基板実装ではまず使いません。

Q. 融点と「溶融温度」は同じ意味ですか?

現場ではほぼ同義で使われますが、厳密には鉛フリーはんだのように「溶け始め(固相線)」と「完全に溶ける温度(液相線)」が異なる合金があります。この差が固液共存領域です。詳しくは記事内の基礎知識の章で解説しています。

SAC305そのものの組成・特性・現場での扱い方は、専用記事で詳しく解説しています。

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結論:SAC305と低温はんだ、どう使い分ける?

はんだ材の選定は、「JEITA標準のSAC305」を基準(ベース)にしつつ、熱に弱い部品や省エネが必要な箇所には、特性(硬さと脆さ)を理解した上で「MILATERA等の低温はんだ」を活用するという使い分けが重要です。

昔の共晶はんだの「扱いやすさ」を低温はんだで再現しつつ、最新の技術で信頼性を確保する。 ぜひ、お手持ちのメーカー仕様書(TDS)とこの表を照らし合わせ、最適なプロファイル設定にお役立てください。

「今回のような『はんだ組成一覧』や『メーカーTDS』は、現場ですぐ確認できるよう電子化・共有しておくことが重要です。温度プロファイルについては、私の実践事例をご覧ください。」

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融点や温度の知識は、現場では地味ですが確実に効いてきます。ただ、こうした積み重ねは自分からは見えにくく、周りにも伝わりにくいものです。

現場で覚えたことを形にする方法と、現場で働き続けることそのものについて、私の経験を書いた記事があります。

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この記事を書いた人

現場・生産技術・法人営業・マネジメントを経験。
机上の空論ではなく「現場で役立つ知見」を発信。
・昇格したばかりの課長としての奮闘記
・現場改善・AI活用の実践例
・人間関係・キャリアの悩みへの具体的な解決策
・介護と仕事の両立経験からのリアルなヒント

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