TEC科学普及教室 | はんだ選択ガイド:コストと性能のバランスをとるには?

发布于: 2026-01-04 11:06

TECサイエンスコーナーへようこそ!精密電子機器、光通信、産業用冷凍機などの分野において、熱電冷却素子(TEC)は温度制御の重要な部品として活躍しています。しかし、熱電冷却素子の製造工程において、非常に重要でありながら見落とされがちなのがはんだです。はんだは冷却素子の熱伝導率に影響を与えるだけでなく、デバイスの信頼性と寿命にも直接影響を及ぼします。このレッスンでは、一般的に使用されるTECはんだとその特性について詳しくご紹介します。記事についてご質問がある場合や、TECについてさらに詳しく知りたい場合は、ぜひ下のコメント欄にご記入ください。

 

I. はんだの構造と用途

TECはんだは、半導体と電極の接合部に位置します。使用量は微量ですが、その役割は重要です。構造的には、はんだは半導体チップと電極をつなぐ重要な橋渡しとなり、接続の密着性と安定性を直接左右します。機能面では、熱電冷却器の信頼性、寿命、さらには冷却効率は、はんだの溶接性能に直結しています。高品質なはんだ付けは、長期にわたる安定した動作を保証します。逆に、はんだの欠陥や不適切なはんだの選択は、冷却効率の低下、デバイスの故障、さらには端末機器全体の正常な動作を妨げる可能性があります。

つまり、はんだの選択は熱電冷却器の品質に直接影響します。では、熱電冷却器の製造工程において、適切なはんだをどのように選択すればよいのでしょうか?熱電冷却器によく使用されるはんだの種類とそれぞれの特徴を見てみましょう。

 

II. 低温はんだ:費用対効果の高い選択肢

低温はんだの代表格はビスマススズはんだ(Bi-tin、融点138℃)です。その最大のメリットは、優れたコスト効率にあります。材料コストが低く、溶接工程が簡単で、複雑な高温設備を必要とせず、小規模工場でも大量生産が容易です。これらの理由から、ビスマススズはんだは、中国の多くの熱電冷却器メーカーにとって第一選択肢となっています。

応用シナリオの観点から見ると、Biはんだは、小型車載冷蔵庫、ウォーターディスペンサー用冷却モジュール、美容機器、家庭用除湿器といった消費者向け製品や低温動作環境に適しています。これらの電化製品は動作温度に対する要求がそれほど高くなく、コストも比較的重視されるため、Biはんだはこれらのニーズに完璧に応えます。

 

III. 中温はんだ:性能と安定性のバランス

中温はんだは、融点と組成の違いにより、主にSAC はんだと 95 錫はんだの 2 つのカテゴリに分けられ、さまざまな中高級アプリケーションの温度制御要件を満たすことができます。

1. SACはんだ(融点217℃):材料コストは低温Biスズはんだよりやや高く、はんだ付け工程は同様に簡便です。しかし、その性能上の位置付けが比較的特殊であるため、適用範囲は比較的限られており、現在は主に発電製品に使用され、一般的な冷凍設備ではほとんど使用されていません。

2. 95%錫はんだ(融点237℃):材料コストは高くなりますが、はんだ付けプロセスが成熟しているため、はんだの強度と安定性が高く、中高温から高温の​​作業環境にも耐えることができます。そのため、産業用チラー、精密機器冷却システム、医療機器、産業オートメーション機器の温度制御モジュールなど、高い信頼性が求められる産業機器に広く使用されています。   

 

IV. 高温はんだ:高性能、高コスト

高温はんだは、主に高温作業環境や極めて高い信頼性が求められる特殊な用途に適しており、主に金スズはんだ、鉛スズはんだ、銀ペーストの3つのカテゴリーに分けられます。

1. AuSn(融点280℃):このはんだは金を含有し、最も高価なはんだです。しかし、高い溶接強度と複雑な高温環境下でも長期安定動作といった大きな利点があります。さらに、コンパクトなサイズのため、光通信業界の光モジュールや光ファイバーアンプなど、極めて高い信頼性が求められる小型製品に適しています。これらの製品には温度制御精度と長期安定性に対する厳しい要求があり、AuSnは性能確保のための重要な材料となっています。しかしながら、現在、金価格が継続的に上昇していることを考えると、コスト負担能力が限られている企業は、このはんだの使用を慎重に検討する必要があります

2. 鉛スズはんだ(PbSn、融点287℃):このはんだには鉛が含まれており、国際的に認められているRoHS環境基準に適合していません。販売量が極めて少ない高温発電製品に少量使用されているのみで、現在、使用が厳しく制限されています。

3. 銀ペースト:厳密に言えば、銀ペーストは従来のはんだではありませんが、その中心成分である銀粒子の融点は961.78℃と高く、優れた耐高温性を備えています。しかし、銀ペーストをはんだとして使用するには、2つの大きな課題があります。1つ目は、銀含有量が多いため材料コストが高くなることです。2つ目は、熱電冷却器の量産プロセスがまだ成熟しておらず、現在はまだサンプルテスト段階であり、TECの量産にはまだ広く使用されていません

 

つまり、TECのはんだ付け選定に絶対的に最適なソリューションは存在しません。重要なのは、製品のアプリケーションシナリオ、動作温度、信頼性要件、そしてコスト予算に正確に適合させることです。FerroTecは、電力、材料、外観(はんだ付け選定を含む)をカスタマイズ可能な、多様な半導体冷却チップを提供しています。製品の詳細/はんだ付けソリューションについては、0571-89712612までお問い合わせください。

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