エレクトロニクス愛好家が集まる場所 - TechSparks

電子エンジニアとして、PCB の知識をしっかりと理解することが非常に重要です。 電子機器の使用が増えるにつれて、「回路基板」や「印刷技術」などの用語がより一般的になりました。 しかし、それらを完全には理解していない人も多いかもしれません。 PCB は電子製品の重要な部分であり、重要な役割を果たしています。 熟練した設計技術、高度な製造技術、複雑な組立プロセスを通じて、PCB組立技術が開発されました。 これについてさらに詳しく見てみましょう。

SMTアセンブリ：最もホットな技術手段

SMT (表面実装技術) は、コンポーネントを PCB の表面に直接実装する高度な電子回路アセンブリ技術です。 組み立て方法の違いに加えて、使用されるコンポーネントにも違いがあります。 一般に、SMT 技術を使用したコンポーネントはパッチ コンポーネントであり、サイズが小さく、機能が強力です。 私たちがよく言う集積回路（IC）はこの工程を経て基板に実装されます。 https://www.tech-sparks.com/pcb-technology-trends/

SMT プロセスには、はんだペーストの印刷、ピック アンド プレース、はんだ付け、検査などの複数のステップが含まれます。 はんだペーストが PCB に塗布され、ピック アンド プレース マシンを使用してコンポーネントが正確に配置されます。 配置されると、基板ははんだ付けプロセスを経て、コンポーネントが基板に永久的に固定されます。 最後に、ボードを検査して、すべてのコンポーネントが適切に取り付けられ、機能していることを確認します。

SMT アセンブリは、効率を高めてコストを削減できるため、エレクトロニクス業界に革命をもたらしました。 0.1mmのパソコンモニターやコインほどの厚さの携帯電話など、日常生活で使用される電子製品はますます小型化が進んでいます。これらの電子製品は小型化が進む一方で、その機能はますます高くなっています。強力な。 これらすべては、PCBA プロセスにおける SMT アセンブリの適用から恩恵を受けます。 SMT アセンブリで使用されるコンポーネントは従来のコンポーネントよりもはるかに小さいため、より小型で強力な電子デバイスの作成が可能になります。

SMT アセンブリの利点の 1 つは、アセンブリ プロセスを自動化できることです。 SMT には、コンポーネント密度の向上、コストの削減、電気的性能の向上など、スルーホール技術に比べて多くの利点があります。 これは PCB アセンブリで最も広く使用されている技術となっており、スマートフォン、コンピューター、テレビなどのさまざまな電子機器で使用されています。 これにより、より迅速かつ効率的な組み立てが可能になり、コストが削減され、生産性が向上します。 さらに、SMT アセンブリは廃棄物が少なく、必要な材料も少ないため、より環境に優しいオプションとなります。

はんだ付け技術：部品と基板を組み合わせる手段

はんだ付けは、合金を溶かして 2 つの金属を接合する電子機器製造における重要なプロセスです。 このプロセスは、電子部品とプリント基板の間に強力で信頼性の高い接続を作成するために使用されます。 電子機器製造におけるはんだ付け技術には、手はんだ付け、ウェーブはんだ付け、リフローはんだ付けなど、いくつかの種類があります。

手溶接

手はんだ付けは、最も基本的で一般的に使用されるはんだ付け技術です。 名前が示すように、これは手動で行われるため、小規模な PCB アセンブリやボードをカスタマイズしたい愛好家に適しています。 手動はんだ付けでは、はんだ付け作業者が手はんだペンとはんだ線を使用して電子部品を回路基板に取り付けます。 手はんだ付けには高度な技術と経験が必要であり、優れた視力と手の調整が必要です。

手動はんだ付けプロセスは次の手順で構成されます。

はんだ線、はんだペン、回路基板などの工具と材料を準備します。
線はんだを加熱して溶かし、はんだ付けする部品にはんだを塗布します。
電子部品をはんだに挿入し、はんだが冷えるまで待ちます。
溶接の品質を確保するために、溶接エリアを清掃してください。
ウェーブはんだ付け
ウェーブはんだ付けは、最先端の大型設備を使用してはんだ付け作業を完了する方法であり、大量生産に適しています。 ウェーブはんだ付けでは、はんだ付け職人が電子部品を回路基板に配置し、基板をはんだ槽に通します。 はんだ槽内の溶けたはんだは、電子部品を回路基板に接続します。

ウェーブはんだ付けプロセスには次の手順が含まれます。

はんだ槽や回路基板などの工具や材料を準備します。
電子部品を基板上に配置し、基板をはんだ槽に通します。
はんだ槽内の溶けたはんだは、電子部品を回路基板に接続します。
溶接の品質を確保するために、溶接エリアを清掃してください。
リフローはんだ付け
リフローはんだ付けは、SMT アセンブリ中にコンポーネントを基板に永久的に取り付けるために使用されます。 このプロセスでは、高温で加熱することで溶融したはんだペーストをコンポーネントのピンや回路基板のパッドに塗布し、高温で溶融して再固化させて信頼性の高いはんだ接合接続を形成できます。

リフローはんだ付けプロセスには次の手順が含まれます。

コンポーネントを基板上に正しく配置します。これは通常、自動ピック アンド プレース マシンによって行われます。
はんだ付け時にコンポーネントのピンとパッドの間に信頼性の高い接続を形成できるように、回路基板にはんだペーストの層を塗布します。
はんだ接合部が均一に加熱されるように予熱します。
基板が適切な温度に予熱されたら、リフローはんだ付けのためにリフロー炉に入れる必要があります。
はんだ付けが完了したら、基板を冷却する必要があります。 基板をリフローオーブンから取り出し、冷却ゾーンに置き、はんだ接合部が均一に冷却されるようにします。

スルーホール組立技術

SMT 技術が普及する前は、PCBA で最も一般的に使用されていたプロセスはスルーホール アセンブリ技術 (THT) でした。 名前が示すように、この組み立て方法には、裸の PCB に穴を開け、その穴にコンポーネントのピンを挿入し、基板に永久的にはんだ付けすることが含まれます。 小型化傾向が続くにつれ、スルーホール PCB アセンブリの使用は大幅に減少しました。 ただし、この技術は、頻繁なコンポーネントの交換が必要な一部の比較的高価なコンポーネントや回路基板には依然として使用されています。

スルーホール組立技術の基本的な流れは以下の通りです。

回路基板、コンポーネント、はんだ線、はんだペースト、印刷ステンシル、ドリルなどのツールと材料を準備します。
印刷テンプレートを作成します。 ステンシルには、コンポーネント ピンに対応する銅コーティングを形成するための金属箔のパターンが必要です。
回路基板にドリルで穴を開けます。 ドリル穴の位置と数は、コンポーネントのピンの位置と数と一致する必要があります。 完成後、基板の表面を洗浄して錫の削りくずやその他の不純物を除去する必要があります。
基板にはんだペーストを塗布します。 これは、テンプレートを印刷することで実行できます。 ステンシルにはんだペーストを塗布し、余分なはんだペーストをスキージで削り取り、部品のピンに相当する部分だけを残します。
コンポーネントをインストールします。 コンポーネントのピンをボード上の対応する穴に挿入します。 基板を裏返すと、コンポーネントが正しい位置に配置されます。
溶接。 はんだごてまたはウェーブはんだ付け機を使用して、コンポーネントのピンを基板の銅表面に接続します。 溶接プロセス中は、はんだ接合の品質を確保するために温度と時間を制御する必要があります。
テスト。 スルーホールの組み立てが完了したら、コンポーネントが適切に動作していることを確認するために基板をテストする必要があります。

ハイブリッド技術

名前が示すように、混合アセンブリは 1 つの PCB 上で SMT と THT の両方を使用します。最新の電子製品の機能は非常に強力です。つまり、従来の SMT と THT ではもはやニーズを満たすことができず、この 2 つを 1 つの PCB 上で組み合わせる必要があります。 1 つの PCB。 ボード。 このテクノロジは通常、より複雑な回路基板の設計に使用されます。この場合、THT テクノロジを使用して大型またはより複雑なコンポーネントを組み立て、SMT テクノロジを使用して小型またはコンパクトなコンポーネントを組み立てる必要があります。 たとえば、電源や通信回路には通常 THT テクノロジが使用され、プロセッサやメモリなどのコンポーネントには SMT テクノロジが使用されます。

ハイブリッドアセンブリを成功させるには、PCB レイアウト、コンポーネントの選択、アセンブリプロセスなど、いくつかの要素を考慮する必要があります。 ハイブリッド アセンブリの基本的な手順は次のとおりです。

PCB 設計: PCB 設計では、THT コンポーネント用に十分なスペースを確保し、SMT コンポーネントの配置によってトレースの配線を最適化できるように、SMT コンポーネントと THT コンポーネントの両方のレイアウトを考慮する必要があります。
コンポーネントの選択: コンポーネントの選択は、ハイブリッド アセンブリを成功させるために重要です。 組立工程に適し、設計要件を満たすことができる部品を選択する必要があります。
組立プロセス: ハイブリッド技術の組立プロセスは、SMT または THT 技術の組立プロセスよりも複雑です。 通常、THT コンポーネント用の穴あけ、SMT コンポーネント用のはんだペーストの塗布、コンポーネントの配置、はんだ付けなど、いくつかの手順が必要になります。
検査とテスト: 組み立てが完了したら、すべてのコンポーネントが適切に配置されてはんだ付けされていること、および基板が適切に機能していることを確認するために、基板を検査およびテストする必要があります。

PCB アセンブリ プロジェクトに関するいくつかの考慮事項:

PCB の組み立ては、専門的なスキルと高度な機械を必要とする複雑なプロセスです。 したがって、プロジェクトの成功を保証するには、評判の良い PCBA 加工工場を選択することが重要です。

PCBA プロジェクトには通常、大量かつ長期的な協力が必要であり、受注金額は数万ドルから数十万ドルの範囲に及びます。 したがって、PCBA プロトタイプを作成してサービス プロバイダーの能力をテストし、回路が機能することを確認する必要があります。

プロトタイピングはターンキー プロジェクトを選択する必要がある

PCB 設計を最適化すると、時間と費用が節約されます。 可能な限り、専門の EMS プロバイダーのサービスを利用するのが最善です。 設計サービスが必要ない場合でも、同社のエンジニアが設計をレビューして、製造可能であることを確認できます。

ISO や IPC 規格への準拠など、さまざまなルールへの準拠は、新しい製造可能な製品を作成する上で重要な役割を果たします。 エンジニアは設計仕様に厳密に従い、設計ルールを理解する必要があります。