表面実装技術（SMT）に関する最も重要な基礎知識

SMTの最新動向

これまでのところ、SMT は業界において最も一般的な技術および手法ですプリント基板実装（PCBA）1970年代初頭に市場に登場して以来、SMT は、手作業による挿入に依存しなければならないウェーブはんだ付け実装に取って代わり、現代の電子組立産業の主流となってきました。このプロセスは、電子組立技術における第二の革命と見なされています。言い換えれば、SMT は国際的な PCBA における世界的な潮流となり、電子産業全体の大きな変革をもたらしています。

さらに、SMT は推し進めてきた電子部品チップ化、小型化、薄型化、軽量化、高信頼性および多機能化へと向かっており、それは一国の科学技術進歩の程度を示す象徴となっている。

SMTの技術と属性

SMT とは、SMD（表面実装デバイス）を、ある種の技術・装置・材料を用い、はんだ付け、洗浄、検査と組み合わせて PCB の表面に実装し、組立を完了させる PCB 実装技術の一種を指します。

•SMT技術

SMT技術は、はんだ付け方法および実装方法に応じて、さまざまな種類に分類することができます。

1). はんだ付け方法に基づくと、SMT 技術はリフローはんだ付けとフロー（波）はんだ付けの2種類に分類できます。

2). 組立方法に基づくと、SMT 技術は全面実装に分類することができ、片面混合実装および両面混合実装。

はんだ付け品質に影響を与える主な要素は次のとおりです。PCB設計はんだの品質（Sn63/Pb37）、フラックスの品質、はんだ付けされる金属表面（部品のはんだ付け端子、PCBのはんだ付け端子）の酸化度合い、印刷・実装・はんだ付け（適切な温度プロファイル）といった技術、装置および管理。

リフローはんだ付けの品質は、以下の要素によって影響を受ける。はんだペーストの品質、SMD に対する技術的要件、およびリフローはんだ付け温度プロファイルの設定に関する技術的要件。

a. リフローはんだ付け技術におけるはんだペースト品質の影響

統計によると、PCB設計や部品およびプリント基板の品質を考慮しない場合、印刷技術に起因する問題は、表面実装における全品質不良の70％を占めている。印刷工程において、位置ずれ、エッジのへこみ、付着不良および印刷不足はすべて不良に分類され、これらの欠陥を有するPCBはリワークを行わなければならない。具体的な検査基準は IPC-A-610C と整合していなければならない。

b. SMD に対する技術要件

理想的な実装品質を得るためには、技術は次の要件を満たしていなければなりません。すなわち、正確な部品、正確な位置、そして適切な圧力です。具体的な検査基準は IPC-A-610C と整合している必要があります。

c. リフローはんだ付け温度プロファイル設定の技術要件

温度カーブは、はんだ付け品質を決定するうえで極めて重要な役割を果たす。160°Cに達するまでの温度上昇速度は、1～2°C/秒に制御しなければならない。温度が速く上がりすぎると、一方では部品やPCBが急激な熱を受けやすくなり、部品の破損やPCBの反り・変形を引き起こしやすい。他方、そのような高い溶剤蒸発速度は、金属粉末が飛散し、はんだボールの発生を招きやすい。一般的に、ピーク温度は合金の融点より30～40°C高く設定する（例えば、63Sn/37Pbの融点は183°Cであり、ピーク温度は215°Cに設定すべきである）とともに、リフロー時間は60～90秒とする。ピーク温度が低すぎる、あるいはリフローはんだ付け時間が短すぎると、十分な厚みを持つ金属間化合物層が形成されず、はんだ付け不良を引き起こす可能性がある。深刻な場合には、はんだペーストが溶融しないことさえある。逆に、ピーク温度が高すぎる、またはリフローはんだ付け時間が長すぎると、金属間化合物層が厚くなりすぎ、はんだ接合部の強度に深刻な悪影響を及ぼすことになる。場合によっては、部品やプリント基板が破損する可能性もある。

•SMT の属性

従来のPCBA方式として、スルーホール実装技術（THT）は、一種の組立方式ですコンポーネントのピンをプリント基板上のスルーホールビアに挿入し、その後プリント基板の反対側に出たピンをはんだ付けする技術。THT には次のような特性がある。

1). はんだ付け箇所が固定されており、技術も比較的単純なため、手作業での操作が可能です。

2). 体積が大きく重量も重いため、両面実装の実現が難しい。

それにもかかわらず、スルーホール技術と比較すると、表面実装技術にはより多くの利点があります。
a. 実装密度が高く、電子製品の小型・軽量化を実現できる。
b. 高い信頼性と優れた耐振動性を備えています。
c. はんだ付け箇所の欠陥率が低いこと。
d. 高周波であり、電磁および高周波干渉の低減につながること。
e. 自動化が可能であり、大量生産の改善に適していること。
f. コストを30％～50％削減。

SMTの発展動向

•FPT

FPTとは、ピン間隔が0.3～0.635mmのSMDおよび、長さ×幅が1.6mm×0.8mm以下のSMC（表面実装部品）をPCB上に実装するPCBA技術の一種を指します。コンピュータ、通信、航空宇宙分野における電子技術の急速な進歩により、半導体ICはますます高密度化し、SMCは小型化し、SMDのピン間隔は一層狭くなっています。現在では、ピン間隔が0.635mmおよび0.5mmのQFPは、産業用および軍事用電子機器で広く用いられている通信部品となっています。

•小型・多ピン・高密度

SMCは小型化および大容量化の方向へと進化しており、すでに01005仕様まで開発されています。SMDは小型化、多ピン化および高密度化の方向へと進化していきます。例えば、BGA広く適用されているものはCSPへと移行されます。FCの適用は今後ますます増加していきます。

•グリーンで鉛フリーのはんだ付け技術

鉛、すなわち Pb は、有害金属の一種であり、人々の健康と自然環境の双方にとって有害である。環境保護の要求、特に ISO14000 に関する共通合意に従い、多くの国でははんだ材料への鉛の使用を禁止しており、これにより鉛フリーはんだ付けが求められている。2004年、日本は鉛はんだを用いた電子製造装置の製造および販売を禁止した。2006年には、EU が鉛はんだを用いた電子製造装置の製造および販売を禁止し始めた。鉛フリーはんだ付けにおけるこのような動向は避けられない発展の潮流であり、主要なPCBメーカーは、環境要件に適合した製品をより多く製造するために、この潮流に対応しようと努めています。PCBCartは環境保護に配慮しており、ULおよびRoHSの認証を完全に取得しています以下のボタンをクリックして、鉛フリーPCB組立の見積もりをご依頼ください。

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