PCB アセンブリに関して最も議論されるトピックの 1 つは、スルーホール技術と表面実装技術のどちらが優れているかということです。 PCB アセンブリのサプライヤーとして、私は両方の方法の長所と短所を直接見てきましたので、ここでそれを詳しく説明します。
スルーホール PCB アセンブリから始めましょう。これは 2 つのテクノロジーのうち古い方です。スルーホールアセンブリでは、コンポーネントには PCB に開けられた穴を通して挿入されるリードがあります。これらのリードは基板の反対側にはんだ付けされます。これは古くから存在する方法であり、特定の用途では今でも広く使用されています。
スルーホールアセンブリの最大の利点の 1 つは耐久性です。コンポーネントは基板を貫通するリードによって物理的に所定の位置に保持されるため、機械的ストレスに対する耐性が高まります。これは、PCB が振動、衝撃、またはその他の物理的な力を受ける可能性があるアプリケーションでは特に重要です。たとえば、機械が常に動いたり揺れたりする産業機器では、スルーホール コンポーネントは表面実装のコンポーネントよりも厳しい環境に耐えることができます。
もう 1 つの利点は、手動による組み立てと修理が簡単なことです。スルーホール PCB 上のコンポーネントを交換する必要がある場合、それは比較的簡単です。リード線のはんだを除去して古いコンポーネントを取り外し、新しいコンポーネントを挿入してはんだ付けするだけです。このため、スルーホール技術は、小規模生産や、その場で修理する必要があるプロジェクトに最適です。
ただし、スルーホールアセンブリには欠点もあります。主な問題の 1 つはサイズと重量です。一般に、スルーホール コンポーネントは表面実装コンポーネントよりも大きく、これは PCB 全体が大きくなり、重くなることを意味します。これは、スマートフォンやウェアラブルなどのポータブル デバイスなど、スペースと重量が重要視されるアプリケーションでは問題になる可能性があります。
スルーホール PCB の製造プロセスも、より時間とコストがかかります。 PCB に穴を開けると、生産プロセスに余分なステップが追加され、はんだ付けプロセスは手作業またはウェーブはんだ付け機で行われることが多く、表面実装アセンブリで使用される自動プロセスと比較すると時間がかかります。
さて、表面実装技術 (SMT) について話しましょう。 SMT では、コンポーネントは PCB の表面に直接取り付けられます。穴を通るリード線の代わりに、コンポーネントには PCB の表面に直接はんだ付けされる小さなパッドが付いています。
SMTの最大のメリットはその小型化です。表面実装コンポーネントはスルーホール コンポーネントよりもはるかに小さいため、より多くのコンポーネントを 1 つの PCB 上に配置できます。これは、デバイスが常に小型化、高性能化している現代のエレクトロニクスにとって非常に重要です。たとえば、スマートフォンでは、SMT により、メーカーは膨大な数のコンポーネントを狭いスペースに詰め込むことができ、高解像度ディスプレイ、強力なプロセッサ、複数のカメラなどの機能が可能になります。
SMT は電気的性能も優れています。リード線が短くなり、部品のサイズが小さくなると、寄生容量とインダクタンスが少なくなり、信号伝送が速くなり、干渉が少なくなります。これは、高速デジタル回路や RF アプリケーションでは特に重要です。
SMT の製造プロセスは高度に自動化されています。ピック アンド プレース マシンは、1 時間あたり数千個のコンポーネントを迅速かつ正確に配置でき、リフローはんだ付けオーブンはすべてのコンポーネントを一度にはんだ付けできます。これにより、SMT が大幅に高速化され、大規模生産のコスト効率が向上します。
しかし、SMT にも問題がないわけではありません。主な課題の 1 つは、手作業による組み立てと修理の難しさです。表面実装コンポーネントはサイズが小さいため、手で扱ったりはんだ付けしたりすることが困難になります。特殊なツールとスキルが必要ですが、それでも繊細で時間のかかるプロセスになる可能性があります。
もう 1 つの問題は、機械的ストレスの影響を受けやすいことです。コンポーネントは PCB の表面にはんだ付けされているだけなので、極端な振動や衝撃が加わると外れたり破損したりする可能性が高くなります。これは、PCB が過酷な環境にさらされるアプリケーションでは懸念される可能性があります。
それで、どちらが良いでしょうか？まあ、それは実際にはあなたの特定のアプリケーションによって異なります。高い耐久性や修理の容易さが必要なプロジェクトに取り組んでいる場合、または小規模生産を行っている場合には、スルーホール技術が適している可能性があります。一方、小型化、高速性能、コスト効率の高い大規模生産が必要な場合は、おそらく表面実装テクノロジーの方が良い選択です。
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参考文献:
- 『電子パッケージングおよび相互接続ハンドブック』CP Wong 著
- 『プリント基板の設計と製造』 Steven W. Smith 著
