皆さん、
憐れみ 氷人エッツィ紀元前3500年頃。彼の髪からは銅の粒子と、銅鉱石に含まれる微量元素のヒ素が検出されたことから、彼は銅の製錬に携わっていたと考えられている。彼は砒素によって徐々に毒殺されていっただけでなく、銅を精錬するためには、薪の炎の温度を約1085℃（1985ºF）にしなければならなかった。 前回の記事.銅に含まれるヒ素には、純粋な銅よりも少し強度が増すという利点があった。
オッツィの時代から間もなくして、金属職人たちは銅に10％のスズを加えると青銅ができることを発見した。青銅は銅よりも著しく硬いだけでなく、純銅よりも100℃近く低い温度で溶けるため、金属加工が非常に容易になった。青銅器時代 青銅器時代が始まった。この時代は、学者たちがエジプトやギリシャなどの近代文明の始まりと認識する時代と重なる。
ブロンズは低温で溶けるため、金型への充填性も向上する。この金型への充填性の向上は、図1を見れば一目瞭然である。この写真は私が作った銅と青銅の手斧である。左側の銅製の手斧は、金型への充填が不十分であったことがわかる。
図1.左は銅製、右はロン博士のために作られた青銅製の手斧。 ダートマス大学コース ENGS 3:材料：文明の実体銅の手斧は、銅の方が溶ける温度が高いため、型の充填が不十分であることに注意。
私の考えでは、青銅器時代がはんだ付けの発達に関係していることはほぼ間違いない。最初の はんだ付けの証拠紀元前3000年頃である。 シュメール人は、高温のはんだを使って剣を組み立てた。銅と銅をはんだ付けする際のベースとなる金属は錫であるため、初期の金属加工職人たちは、錫を使えば銅や青銅の破片を、製錬よりもはるかに低い温度で接合できることを学んだのである。
2006年に欧州連合（EU）がはんだ中の鉛を規制するまで、ほとんどの電子機器用はんだは錫-鉛系だった。 共晶.共晶とはギリシャ語で "溶けやすい "という意味である。図2は錫-鉛の相図である。錫の融点は232℃、鉛の融点は327℃であるが、錫63％／鉛37％の共晶濃度では、融点が183℃まで下がることに注目されたい。この濃度と温度は共晶点として知られている。
図2.図2. 錫-鉛相図.183℃の共晶点に注意。
EUの鉛規制発効後、ほとんどの電子機器用はんだは、217～225℃の範囲で溶融する錫-銀-銅合金をベースにしている。これらの合金の中で最も一般的なものは SAC305(Sn96.5Ag3.0Cu0.5、数字は重量％）。
共晶点は融点が低いため興味深く、通常は有益な現象ですが、はんだ付けの真の奇跡は、1085℃で溶融する2つの銅片を、232℃以下の錫系はんだで接合できることです。このメリットの価値は、いくら強調してもしすぎることはない。自然は、電気絶縁性ポリマー材料の存在下でも、2枚の銅片を十分低い温度で機械的・電気的に接合できるようにしてくれたのだ。はんだのこの機能がなければ、エレクトロニクス産業は成り立たなかっただろう！さらに、この接合は再加工が可能であるため、部品が故障した場合、電子機器のプリント回路基板全体を廃棄することなく交換できるという利点もある。
この結合がどのように行われるかを尋ねるのは当然である。はんだ中の錫は 金属間化合物を形成する。一般的に Cu6Sn5が錫の近くに、Cu3Snが銅の近くに形成される。.図3を参照。
図3.Roubaud et al, "Impact of IM Growth on the Mech.Impact IM Growth on Mech. Strength of Pb-Free Assemblies," APEX 2001.
次にスマートフォン、ノートパソコン、タブレット、その他の電子機器を使うときは、はんだ付けの奇跡がなければ、それが存在しなかったことを忘れないでほしい。
乾杯
ロン博士
