スルーホール部品とは、ドリルで穴を開け、そこに挿入するリード線や端子を備えた電子部品です。 PCBボード 機械的および電気的接続を実現するためにはんだ付けが行われました。初期の頃は THT（スルーホールテクノロジー） 主なPCB組み立て技術でしたが、今日の回路の集積レベルが上がり続けるにつれて、部品はよりコンパクトになり、今日の電子技術者はより小さなものを選択する傾向があります。 SMT（表面実装技術） 部品。しかし、THTが独自の利点により、PCB業界において依然として重要な位置を占めていることは否定できません。この記事では、スルーホール部品を様々な側面から紹介し、SMD部品とスルーホール部品のどちらを選ぶべきかについて考察します。続きをお読みください。
スルーホールコンポーネントの種類
アキシャルリードコンポーネント
アキシャルリード部品は、部品の両端から軸と平行にリードが伸びています。一般的な例は以下のとおりです。
- 抵抗器: スルーホール抵抗器は電流の流れに抵抗を提供し、両端にリード線が付いているため、PCB のスルーホールに簡単に挿入できます。
- コンデンサ：アキシャルリード線を備えたコンデンサは、電気エネルギーを蓄積・放出します。また、両端にスルーホール実装用のリード線も備えています。
- ダイオード: アキシャルリードダイオードは電流を一方向に流し、通常は両端にリードがあります。
ラジアルリードコンポーネント
ラジアルリード部品は、部品本体の軸に対して垂直に伸びるリード線を備えています。以下の部品には、ラジアルリードが採用されることが多いです。
- トランジスタ：ラジアルリード型トランジスタは、増幅およびスイッチングに使用されます。部品の片側にリードがあり、スルーホール実装が可能です。
- IC（集積回路）：一部のICはラジアルリード付きのパッケージで提供されます。他のICパッケージほど一般的ではありませんが、特定の用途では依然として使用されています。
DIP IC
デュアル・インライン・パッケージ（DIP）集積回路は、長方形のプラスチック本体の長辺の両側からピンリードが伸びています。DIP ICは、スルーホールはんだ付けとブレッドボード実装が可能です。
ピンとコネクタ
- ピン: スルーホール ピンは、テスト ポイントの作成や PCB またはコンポーネント間の接続の提供など、さまざまな目的に使用できます。
- コネクタ：スルーホールコネクタは、PCBと外部デバイス間の電気接続を確立するために使用されます。D-Subコネクタ、ピンヘッダーなど、さまざまな形状があります。
その他のスルーホール部品には、ヒューズ、フェライトビーズインダクタ、トランス、ポテンショメータ、リレーなどがあります。独自の形状のリード線により、スルーホールはんだ付けが可能です。
あらゆる種類の PCB コンポーネントについては、当社の他のブログをご覧ください。 https://www.mokotechnology.com/Circuit-board-components/
スルーホール部品のはんだ付け方法は？
- 作業エリアを準備する
はんだ付けの準備として、まず接合する部品をきれいにします。 イソプロピルアルコール リード線と回路基板の汚れやホコリを洗い流します。自然乾燥させるか、糸くずの出ない布で優しく拭いてください。この簡単な洗浄により、はんだの密着性が向上し、しっかりとした長持ちする接続が実現します。
- はんだごての先端を掃除する
はんだ付けをする前に、必ずこて先の汚れを落としてください。熱したあと、水で湿らせたスポンジで丁寧に拭き取ってください。こうすることで、こて先の酸化物や汚れが除去され、熱が効率よく伝わり、きれいなはんだ付けができます。
- コンポーネントを挿入する
スルーホール部品のリード線を PCB 上の適切な穴に挿入します。
- リード線を曲げる（必要な場合）
コンポーネントのリードが長い場合は、はんだ付け中にコンポーネントを所定の位置に保持するために、ボードの反対側でリードをわずかに外側に曲げることができます。
- ジョイントを温める
こての先端を部品のリードと回路基板のパッドの両方に同時に触れるように置きます。先端がリードとパッドの両方に接触していることを確認してください。 PCBパッド.
- はんだ付け
接合部が温まったら（通常2～3秒以内）、はんだ線を接合部に当てます。はんだは接合部を滑らかに流れ、リード線とパッドの両方を覆うはずです。はんだを塗りすぎないようにしてください。通常は少量で十分です。
- はんだとアイロンを取り除く
はんだが流れ出たら、まずワイヤーを引っ張り、次にコテを引いてください。はんだが固まるまで数秒間、接合部を動かさないでください。この冷却時間は、部品間の強固で永続的な接続を確立するために非常に重要です。「コールドジョイント」を防ぐため、はんだが固まるまで部品や基板を動かさないでください。
- ジョイントを検査する
はんだ接合部を目視で確認し、光沢があり、滑らかで、均一に分布していることを確認してください。適切にはんだ付けされた接合部は、凹型でわずかに盛り上がった外観になります。
- 余分なリード線をトリムする
必要に応じて、フラッシュカッターを使用して、余分な部品リード線をPCBと面一になるように切り取ります。余分なリード線を切り取る際は、切断部とはんだ接合部の間に少し隙間を開けてください。近すぎると、せっかくの接合部が損傷する恐れがあります。
- プロセスを繰り返す
PCB 上の各スルーホール コンポーネントに対して手順 3 ～ 9 を繰り返します。
- PCBをクリーニングする（オプション）
すべてのはんだ付けが完了したら、基板をきれいにしましょう。イソプロピルアルコールと小さなブラシまたは綿棒を使って、残ったフラックスを優しく拭き取ります。こうすることでゴミが除去され、はんだ付け部と基板がきれいになります。
- 回路をテストする
デバイスを閉じる前、または電源を入れる前に、はんだ接合部を再確認し、はんだブリッジやショートがないことを確認してください。
PCB設計におけるスルーホール部品の取り扱いに関するヒント
次回のボードレイアウトにスルーホール部品を効果的に組み込むためのヒントをいくつか紹介します。
- スルーホール部品が適している箇所を評価する – コスト、組立時間、交換の必要性、耐振動性などの要素を考慮する。コネクタ、電源装置、あるいは重要な部品にはスルーホールが適している可能性がある。
- 穴のサイズを正しく選びましょう。ドリル径はメーカーの仕様に従ってください。小さすぎると抵抗が増加し、大きすぎるとはんだ接合の品質に影響する可能性があります。パッドは穴よりも大きいことを覚えておいてください。
- 間隔に注意してください – 配線のために、穴とトレースの間に十分な間隔を空けてください。DIP ICなどの部品では、より高い穴密度が必要です。データシートを参照してください。
- 安定性で市場をリード – スルーホール部品は可能な限り基板の角や端の近くに配置します。これにより、機械的な安定性が向上します。
- はんだ付けを簡素化 – スルーホールのリード線に片側からのみアクセスできるように基板を設計します。これにより、はんだ付け時の「影」を防ぎます。
- 固定を計画する – スルーホール部品が大きく重い場合は、ボードマウント、ブラケット、またはその他の保持ポイントを追加することを検討してください。
- 穴の保護めっき – スルーホールまたはエッジめっきのめっきを指定してください。酸化を防ぐため、未処理のラミネート材を露出させないでください。
SMD VS スルーホール部品
SMD部品とスルーホール部品の違い
SMD（表面実装デバイス）部品は、スルーホールではなくPCBの表面に直接接続するリード線を備えています。スルーホール部品は、以下の部品とは異なります。
- 異なるパッケージ
SMT部品では、リードは基板表面の金属パッドに直接はんだ付けされます。穴あけは不要で、ドリル加工も不要です。パッドは、部品のリード構成に合わせてPCBレイアウト上に定義されます。SMTパッドは通常、パネルめっきまたはパターンめっきプロセスを使用して作成されます。スルーホール部品では、基板の層構造全体に機械的な穴あけ加工が必要です。リードは穴に挿入され、はんだ付けされます。その後、めっきスルーホール（PTH）によって、穴の壁を通して両側のパッドが接続されます。PTHにより、両側からはんだ付けへのアクセスと接合部の検査が可能になります。
- さまざまな組み立て方法
SMT実装では、高速ピックアンドプレース機を用いて部品をパッド上に正確に配置します。部品は小型の真空ノズルによって搬送され、PCB表面全体に高速に実装されます。 リフローはんだ付け その後、すべてのパッドを同時にはんだ付けします。プロセス全体が高度に自動化され、非常に効率的に作業できます。
一方、スルーホール部品の挿入は、順次的なプロセスです。リード線を所定の位置に合わせ、対応する穴に挿入する必要があります。自動挿入機は存在しますが、SMTピックアンドプレースよりも動作速度が遅く、また、リード線間隔が一定である部品にしか適用できません。スルーホール部品の形状が不規則な場合は、ピンセットなどの工具を用いて作業者が手作業で挿入する必要があることがよくあります。
- さまざまなはんだ付け方法
SMDはんだ付けは、回路基板全体を均一に加熱するリフロー炉を用いて行われます。基板は温度制御されたゾーンを通過し、すべてのパッドとリードが同時にはんだの融点を超えます。パッドとリード間のはんだペーストは一緒に流れ、その後冷却されて接合部が固まります。この並列プロセスは、SMTの大量生産に効率的です。
スルーホールはんだ付けは、伝統的に ウェーブはんだ付け または手作業によるはんだ付けです。ウェーブはんだ付けでは、基板を溶融はんだの波の上を通過させ、はんだ液を各めっきスルーホールに浸透させます。手作業によるはんだ付けでは、はんだごてまたははんだ付けステーションを使用して個々の接合部を加熱し、リード線の挿入と毛細管現象を促します。どちらも各接合部で順次作動します。
SMDの利点
小型化 – SMD コンポーネントはボード上で占めるスペースが少なくなります。
より高いコンポーネント密度 – 同じフットプリントにより多くの SMD コンポーネントを配置できます。
ドリル作業の削減 - SMD 部品のリード用に穴を開ける必要はありません。
自動組み立て - SMD は、ピックアンドプレースとリフローはんだ付けの高速化を活用できます。
パフォーマンス - リード線をなくすことで電気的なパフォーマンスが向上します。
スルーホールの利点
より簡単なプロトタイピング – スルーホール部品はブレッドボードやカスタム設計にシンプルです PCBアセンブリ.
振動に耐える - リード付きスルーホール部品は振動力や衝撃に適切に対応できます。
目視検査 - スルーホールのはんだ接合部は両側から簡単に検査できます。
より簡単な再作業 - スルーホール部品の取り外しと交換が簡単です。
コンポーネントタイプを選択する際の考慮事項
生産量 – 大量生産には SMD が適しています。
スペース要件 - SMD により、より小型でコンパクトなレイアウトが可能になります。
保守性 - コンポーネントの交換が必要な場合は、スルーホールが必要になる場合があります。
環境要因 - スルーホールは振動、衝撃、湿気によく耐えます。
サイズ、組み立て、検査の必要性、動作条件などのトレードオフを評価すると、アプリケーションに最適なコンポーネント タイプを決定するのに役立ちます。
閉じた言葉
スルーホール部品は時代遅れに見えるかもしれませんが、現代のプリント基板において依然として重要な機能を果たしています。この成熟した技術は、そのシンプルさと信頼性により、今もなお有用です。適切な設計と組み立てを考慮すれば、スルーホール部品はより現代的な表面実装部品と効果的に組み合わせることができます。スルーホール技術を最大限に活用するには、メリット、デメリット、そしてベストプラクティスを理解することが重要です。このスルーホール部品の基礎をまとめた記事を読むことで、スルーホール部品をプリント基板に統合する方法についてより深く理解できたことでしょう。 プリント基板の設計。 この知識を応用することで、次のプロジェクトでこれらの実績のある部品をより効果的に使用できるようになります。
