プリント基板を組み立てる際、エンジニアは主にスルーホール方式と表面実装技術（SMT）の2つの方法から選択できます。初期の頃は、長いリード線を持つ部品を、基板上のメッキされたスルーホールに手作業で挿入していました。その後、リード線をはんだ付けして、穴としっかりと接続していました。これがスルーホール方式の基板実装です。時が経つにつれ、メーカーは、リード線が基板の表面にのみ取り付けられる部品を使用する、より現代的な実装方法を採用するようになりました。この方法では、嵌合用の穴は必要ありません。これが表面実装技術です。今回は、これら2つの技術について解説し、ニーズに応じてどちらを選択するかのお手伝いをします。
スルー ホール アセンブリ
スルーホール実装とは、プリント基板に開けられた穴に部品のリード線を挿入し、物理的な接続と電気的な接続の両方を確保するために半田付けを行う工程です。一般的なスルーホール部品には、集積回路（IC）、コンデンサ、抵抗器、インダクタ、トランス、ヒューズなどがあります。
メリット：
部品の耐久性が向上し、リード線は繰り返しのはんだ付けに耐えられるようになりました
技術者が手動で簡単に取り扱い、交換できる
高価なSMT生産設備を必要としない
はんだ接合部の品質を簡単に目視検査できます
デメリット：
大きな部品はPCB上でより多くのスペースを占める
穴あけ加工工程で工程が増える
全体的に遅い手作業による組み立てプロセス
非常に高密度なPCB設計には実用的ではない
表面実装アセンブリ
SMTは、ますます小型化・軽量化し、部品密度も高くなる電子機器の自動組立を可能にするために登場しました。表面実装部品（SMD）は、穴に差し込むリード線の代わりに、PCB表面の銅配線に直接実装する導電性パッドを備えています。
メリット：
部品の小型化により小型化が促進される
1平方インチあたりに詰め込める部品密度がはるかに高い
自動SMTピックアンドプレースマシンにより高速化が可能
穴あけ不要 – よりシンプルなPCB製造
はんだペーストとリフロー法は小型部品を効率的に固定します
デメリット：
手作業による再作業/交換が非常に困難
SMT生産設備への投資が必要
小さなはんだ接合部を目視検査するのは困難
表面実装とスルーホールPCBアセンブリの比較
- 組み立て工程
SMTは、自動ピックアンドプレース機を用いて、小型部品を表面パッドに直接迅速に実装します。これにより、大量生産における効率性と安定性が向上します。THTは、リード線付き部品をドリルで開けた穴に手作業で挿入し、はんだで固定する工程です。処理時間はかかりますが、少量から中程度の生産量であれば柔軟性を確保できます。
- ボードサイズ
小型部品の実装では、SMTにより利用可能なスペースを最大限に活用し、複雑で高密度な設計に対応できます。一方、スルーホール部品が大きいと、それ自体の占有面積も大きくなります。そのため、より大きな基板を使用しない限り、全体的な部品密度が制限される可能性があります。
- 温度要因
SMTでは通常、170℃を超える耐熱性を備えた高度なポリマーや基板材料が使用されます。スルーホールには、4℃程度の従来のFR-130を使用できます。これにより、SMTは高温アプリケーションに適しています。
- サポートされているコンポーネント
この選択は、部品表全体の選択肢に影響します。SMTでは、ファインピッチIC、BGA、コンデンサ、その他の表面実装部品が使用されます。THTでは、リード付き抵抗器、コンデンサ、トランス、ソケットなどが選択可能です。
- コストに関する考慮事項
大量生産においては、SMTの自動化による効率性は、初期設備投資にもかかわらずコスト削減をもたらします。一方、THTははんだステンシルなどの費用を回避でき、手作業によるツール変更にも対応可能です。生産量とのトレードオフを理解することが重要です。
表面実装とスルーホール：どのように選択するのでしょうか?
最適なオプションは、生産量と複雑さの要因によって大きく異なります。以下にガイドラインを示します。
中小規模の生産量、複雑さの軽減：部品密度を最大化する必要がない、よりシンプルな基板の場合、スルーホール部品の使用は理にかなっています。特に10,000万個未満の生産量では、柔軟性が単価の低さを上回るメリットがあります。
大量生産: 数量が約 25,000 ユニットを超えると、SMT の自動組み立ておよびはんだ付けにより、スルーホールでは対応が難しい総コストのメリットが得られます。
スペースが制限された複雑な設計: 複雑でコンポーネントが密集したボード上で非常に小さなフォーム ファクタを実現する場合、スルー ホール部品が物理的に適合しないため、SMT が必要になる可能性が高くなります。
ミッションクリティカルな耐久性要件: 機械的ストレスや保守のための繰り返しの分解に対する耐性が不可欠な製品の場合、スルーホールは堅牢性の観点から固有の利点を備えています。
最終的な考え
この詳細な比較により、表面実装アセンブリはスルーホールアセンブリよりも費用効果が高く効率的であると安全に結論付けることができます。 高度な電子製品のほとんどは、表面実装技術を含んでいます。 ただし、特別な電気的、熱的、および機械的なアプリケーションが必要な場合でも、スルーホール技術は実行可能なオプションです。
技術と科学が絶えず進歩していることは事実です。そして、新しい製品が古い製品に取って代わるのも事実です。しかし、だからといって従来の技術を排除する必要があるわけではありません。従来の技術の中には、依然として優れた点があり、将来においても重要な役割を果たすものもあるのです。
ハードウェアの最終決定を行う前に、常にPCB製造の専門家による専門的なアドバイスを受けることをお勧めします。MOKO Technologyは、長年にわたりPCBの設計と製造に携わってきました。当社は、スルーホール技術と表面実装技術の両方を用いた量産を専門としています。ご質問や見積もり依頼などございましたら、お気軽にお問い合わせください。
