PCBAの包括的な紹介

PCBA（プリント基板組立）の略でプリント基板実装は、PCB、部品および電子付属品の組み合わせを指します。簡単に言えば、PCBA とは実際には部品が実装された PCB のことです。本記事では PCBA について包括的に紹介しており、誰もが多くを学ぶことができます。

PCBAの組立タイプ

PCBA の主な組立タイプを以下の表1に示します。

これまでのところ、片面SMDのみおよび両面SMDのみは主に電源パネルや通信バックプレーンに適用されており、その他の実装タイプはコンピュータ、DVD、携帯電話などの複雑な機器に適用されています。

SMT手順

SMT工法は、あらかじめPCBパッド上に塗布されたペーストはんだをリフロー炉によって溶融させ、SMDのはんだ付け部またはピンとPCBパッドとの間に機械的および電気的接続を実現するタイプのはんだ付け技術に属します。あらゆる種類のSMDのはんだ付けに適しています。SMTの主な工程には、はんだペースト印刷、部品実装、およびリフローはんだ付けが含まれます。

・はんだペースト印刷ステーション

このステーションは主にはんだペースト、モデル、およびはんだペーストプリンターまず、はんだペーストプリンターを使用して、専用のはんだペースト用ステンシルを通し、PCB上の対応する位置にはんだペーストを印刷します。その後、部品実装およびリフローはんだ付けによって電子部品のはんだ付けが完了します。

・コンポーネント搭載ステーション

この工程は主に、SMD、ローダー、およびマウンターで構成されています。SMDは、部品ローダーと専用の実装ソフトウェアプログラムを通じてPCB上の所定位置に実装され、その後リフローによってはんだ付けされます。マウンターは、高速マウンターと汎用マウンターに分類されます。前者は水晶チップや小型部品の実装に使用され、後者はIC、不規則形状部品および大型部品の実装に使用されます。

・リフローはんだ付けステーション

この工程は主にリフロー炉で構成されています。SMD のはんだ付けは、部品が実装された PCB を、設定されたはんだ付けパラメータでリフロー炉に通すことによって、部品のはんだ付けを行うことです。リフロー炉は主に赤外線加熱と熱風加熱を含みます。

波はんだ付け手順

はんだ付けの工程において、溶融したはんだは、ジェットフローを特徴とする機械的ポンプまたは電磁ポンプによって、所要のはんだ波に変換されます。次に、部品が実装されたプリント基板（PCB）をはんだ波の中に通過させることで、部品のはんだ付けポイントとPCBパッドとの間に機械的および電気的なはんだ付けが行われます。

波はんだ付けの主な工程には、部品の成形、部品の挿入または実装、はんだ付け、そしてはんだ波による冷却が含まれます。 これは、成形された部品を要求に基づいて PCB 上に挿入することを意味します。 その後、部品が実装された PCB は、搬送装置によってフローはんだ付けシステム内へ送られます。 次に、はんだフラックスがスプレーされ、PCB は予熱ゾーンで予熱されます。 最終工程として、波はんだ付けと冷却が行われます。

・コンポーネント成形およびプラグインコンポーネント

このステーションの主な作業は、一部の部品をあらかじめ成形し、実装、挿入、およびフローはんだ付けの要件を満たすようにすることです。

・ウェーブはんだ付け

ウェーブはんだ付けの主な作業は、所定の要件に従って、成形部品を必要な箇所に挿入することです。その後、部品が実装されたPCBは搬送装置によってウェーブはんだ付けシステムに入ります。まずフラックスがスプレーされ、プリヒートゾーンでPCBが予熱されます。次にウェーブはんだ付けが行われ、最後の工程として冷却が行われます。

はんだ付けの基本

はんだ付けは、図3に示されているように、融接、圧接、およびろう付けの3つのカテゴリーに分類することができる。

また、はんだ付けには、超音波圧接、金ボールボンディング、レーザーはんだ付けなどの他の種類もあります。

ろう付けは、ハードろう付けとソフトろう付けにも分類できる。前者は高温かつ大規模なはんだ付けを指し、後者は比較的低温で、小規模な部品はんだ付けなどを指す。ソフトろう付けに関するいくつかの側面については、以下の内容で補足する。

a. 定義：軟ろう付けとは、450℃未満の温度で行うろう付けを指す。

b. 特徴：次の図は軟ろう付けの特徴を示しています。

c. 基本理論

金属をはんだ付けし、そのはんだ付けされた金属がある温度範囲まで加熱されると、溶接フラックスの活性作用により酸化膜や汚染物が除去され、金属表面は十分な活性化エネルギーを得る。溶融したはんだは溶けて濡れ広がり、拡散して冶金的に接合される。はんだと被はんだ金属表面との間で溶接が起こると、冷却後にはんだは固化し、はんだ付け部が形成される。引張強度は、金属間の結合層の格子構造および厚さに関係している。

d. ろう付け手順：軟ろう付けの主な過程には、濡れ広がり、拡散、溶解、および冶金的結合が含まれる。

結論として、プリント基板実装（PCBA）の複雑さを理解することは、電子機器の品質と信頼性を実現するうえで重要です。PCBA を、PCB と付属品および各種部品の統合であると定義することから、SMT とフローはんだ付けプロセスの説明に至るまで、この包括的な解説は実装プロセスに含まれる各工程を明らかにしています。はんだペースト印刷や部品実装からリフローおよびフローはんだ付けに至るまでのそれぞれの工程は、機械的な安定性と電気的な機能性の両方を備えた堅牢な接続を形成するうえで不可欠です。これらのプロセスを合理化することで、メーカーは携帯電話から通信バックプレーンに至るまで、複雑な機器を効率的かつ高精度に構築することが可能になります。

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