【完全図解】はんだ付け不良5選｜ブリッジ・イモハン・チップ立ち徹底解説

電子機器の故障原因として、実は「部品の故障」よりも「はんだ付け不良」のほうが多いことをご存知でしょうか。せっかく良い設計をしても、はんだ付けが正しくできていなければ、その基板は不良品です。

この記事では、製造現場で実際によく見かける5つの代表的な不良を、見た目のイメージとともに解説します。読み終わる頃には、不良票や断面写真を見ても「これはイモハンだな」「これはボイドだな」と即座に判断できるようになります。

代表的なはんだ付け不良5選｜全体像

まずは5つの不良の概要を一覧で見ておきましょう。それぞれが「はんだの量・形・位置・内部状態のどこに問題があるか」で分類できます。

不良名	何が問題？	一言で言うと
①ブリッジ	はんだの位置	隣のピンとくっついてショート
②イモハン	はんだの形	芋みたいに丸い＝接合不良
③チップ立ち	部品の位置	部品が起き上がる「墓石」現象
④ボイド	はんだの内部	中に空洞ができている
⑤はんだ不足	はんだの量	そもそも量が足りない

不良①：ブリッジ｜隣のピンと「橋」でつながる

ブリッジ（Bridge）は、その名の通り「橋」のようにはんだが隣のピンとつながってしまう不良です。本来は別々の信号線が、はんだでショートしてしまう状態です。

見た目のイメージ

ICのピンとピンの間に、銀色のはんだの「水たまり」ができているように見えます。特にピン間隔が狭いQFN・QFP・SOPパッケージで起きやすく、製造ラインでは最も頻繁に発生する不良の一つです。

発生する原因

• はんだペーストの量が多すぎる（メタルマスクの開口が大きい）
• 部品実装時の押し込み圧が強い（ペーストが横に押し出される）
• 部品の位置ズレ（ペーストの上に正しく載っていない）
• リフロー時の温度プロファイルが急峻（はんだが激しく流動）

対策

不良②：イモハン｜「芋」みたいに丸いはんだの正体

イモハン（芋はんだ）は、はんだが「ジャガイモ」のようにコロッと丸く盛り上がっている不良です。一見しっかりついているように見えますが、実は金属同士が接合できていないのです。

良いはんだ vs イモハン

キーワードは「濡れ性（wettability）」

イモハンを理解するキーワードは「濡れ性」です。水を弾くハスの葉を想像してください。葉の上で水滴がコロコロと丸まりますよね。これが「濡れていない」状態です。

逆に、キレイなガラスの上に水をたらすと、水は薄く広がります。これが「濡れている」状態。はんだも同じで、銅パッドの上で薄く広がってこそ、金属同士が接合します。

発生する原因

• パッドや部品リードの酸化（古い基板・古い部品）
• フラックスの活性不足（酸化膜を除去できない）
• 加熱温度が低い・加熱時間が短い（はんだが完全に溶けていない）
• 表面に油分・汚れがある（フラックスが効かない）

不良③：チップ立ち｜部品が起き上がる「墓石現象」

チップ立ちは、本来は寝ているはずのチップ部品が、まるで墓石のように立ち上がってしまう不良です。「ツームストーン現象（Tombstone：墓石）」「マンハッタン現象」とも呼ばれます。

なぜ部品が立ち上がるのか

原因は「はんだの表面張力の不均衡」です。チップ抵抗・チップコンデンサのような両端電極の小さな部品で起きます。

リフロー炉の中で、左右のはんだが同時に溶けないと、先に溶けた側が表面張力で部品を引っ張り上げてしまうのです。イメージとしては、2人で持ち上げる箱を、片方が先に持ち上げると傾いてしまうのと同じ理屈です。

発生する典型シーン

発生する原因

• 左右のランドサイズが非対称（熱容量に差ができる）
• 片側だけ大きな銅箔（ベタGND等）につながっている
• リフロー温度プロファイルが急峻（左右で温度差ができる）
• はんだペーストの量が左右で違う
• 0402・0201などの極小部品（影響が出やすい）

設計者ができる対策（重要）

チップ立ちは、製造ラインだけでは完全に防ぎきれません。基板設計の段階で対策するのが最も効果的です。

不良④：ボイド｜はんだの中の「見えない空洞」

ボイド（Void：空洞）は、はんだの内部に空気の泡が閉じ込められて、空洞になっている不良です。外から見ても全くわかりません。X線検査でしか発見できない、いわば「隠れた敵」です。

イメージは「カステラの気泡」

カステラやスポンジケーキを切ったとき、中に小さな気泡が入っていますよね。あれと同じ現象が、はんだの中で起きています。気泡があると、その分だけ電気が通る断面積が減り、熱も逃げにくくなるのです。

何が問題なのか

影響	具体的な問題
電気的	電流が通る断面積が減り、抵抗値が増加。発熱の原因に
熱的	熱抵抗が増加。パワー半導体では致命的（熱暴走の原因）
機械的	温度サイクルでクラックの起点になる。長期信頼性が低下

発生する原因

• フラックスの揮発成分が抜け切らない（リフロー時間が短い）
• 大面積パッド（ガスが逃げ道を失う）
• サーマルビアの設計が悪い（はんだが穴に吸い込まれる際にガス巻き込み）
• はんだペーストの保管状態が悪い（湿気を吸っている）

対策

ボイドを完全になくすことは不可能ですが、「いかに減らすか」が重要です。

• メタルマスクを「窓開け」パターンにする（大面積パッドを小さく分割してガス抜き経路を作る）
• 真空リフローを使う（炉内を真空引きしてガスを除去する高級機）
• サーマルビアの位置と数を最適化する
• リフロープロファイルの予熱を長めに取る（フラックスを十分に揮発させる）

不良⑤：はんだ不足｜そもそも量が足りない

はんだ不足（Insufficient Solder）は、文字通りはんだの量が少なすぎる不良です。強度不足・接触不良・断線の原因になります。

見た目のイメージ

ICのリード部分に、「ちょこんと」しかはんだが乗っていない状態です。本来は富士山のような形になるところが、絆創膏を一部だけ貼ったような頼りない見た目になります。

発生する原因

• メタルマスクの開口が小さすぎる（ペースト塗布量が少ない）
• マスクの目詰まり（連続印刷で開口部にペーストが残留）
• スキージ圧の不適切（ペーストがマスクにすくわれて基板に転写されない）
• ペーストの粘度低下（保管温度・期限切れ）
• パッド設計が小さすぎる（部品サイズに対してランドが不足）

ブリッジとはんだ不足の絶妙なバランス

ここで興味深いのは、ブリッジ（はんだ多すぎ）とはんだ不足が「裏表の関係」にあることです。

製造現場では、この「シーソー」の絶妙なバランス点を見つけるのが品質管理の腕の見せ所です。メタルマスクの開口形状や、リフロー温度プロファイルを細かく調整して、両方の不良を最小化します。

設計者ができる予防策｜「製造性を意識した設計」

これらの不良の多くは、製造工程だけの問題ではなく、設計段階で予防できるものです。「製造しやすい設計（DFM：Design For Manufacturing）」を意識することで、不良率を大きく下げられます。

設計でできる5つの予防策

まとめ｜不良の見分けは「形・量・位置・内部」で判断

最後に、5つの不良を1枚でおさらいしましょう。

電子機器の品質は、「動く基板を作ること」と「動き続ける基板を作ること」の両方が必要です。出荷時には動いていても、半年後・1年後にはんだ付け不良が原因で故障する製品は、メーカーの信頼を一気に失います。

設計者・製造担当者・品質保証担当者の三位一体で不良ゼロを目指す。それがメーカーの製品品質を支える基本です。次の客先監査で「なぜこの設計？」と聞かれたとき、自信を持って答えられる設計者になりましょう。