2021年01月19日
基板実装の基礎知識
基板実装とは
基板実装とは、プリント配線板（PWB：printed wiring board）に、各種電子部品を半田付けし、電子回路として動作するようにすること。一般的にプリント回路板（PCB：printed circuit board）と呼ばれ、電気製品の主要な部品です。
基板実装には、リードのある部品をPWBに挿入して半田付けを行う挿入実装（IMT：insertion mount technology ）とリードの無い部品（SMD：surface mount device）を基板表面に半田付けを行う表面実装（SMT：surface mount technology）があります。
近年は、電気製品の「小型化」「多機能化」が進み、高密度の表面実装（ＳＭＴ）が主流となっております。スマートフォン等の製品が代表で、ＳＭＤの技術は日進月歩です。
挿入実装（ＩＭＴ）はディスクリート実装とも呼ばれております。対応出来る実装メーカーが少なくなってきておりますが、我々が日ごろから使っている電気製品は、挿入実装（ＩＭＴ）で製造されたものも多いです。
それでは、挿入実装（ＩＭＴ）と表面実装（ＳＭＴ）について、簡単にご紹介します。
１．挿入実装（ＩＭＴ）・ディスクリート実装とは
まず、リードのある部品を基板に挿入する方法について説明します。
一般的な方法としては、手挿入とマシン挿入２つの方法があります。
手挿入は、人手による対応そのままですね。
マシン挿入は、アキシャル部品挿入機、ラジアル部品挿入機等があります。
アキシャル部品挿入機は、横型の部品の挿入になります。カーボン抵抗等が代表部品です。
ラジアル部品挿入機は、縦型の部品の挿入で、アルミ電解コンデンサ等が代表部品です。
つぎに、半田付けの方法ですが、手半田付けと半田槽による半田付けが一般的です。
手半田付けは、半田ゴテを使って半田付けをします。
半田槽による半田付けは、アキシャル部品、ラジアル部品を挿入機にて対応後に、挿入機対応できない部品を手挿入、スプレーフラクサーでフラックスを塗布し、半田槽設備で予備加熱をしフラックスを活性化した状態で、半田槽にて半田付けを行います。
弊社では、チップ部品を接着剤で固定し、半田槽で半田付けを行う対応もしております。現状は、1608サイズ（横1.6mm × 縦 0.8mm）が最小チップサイズですが、1005サイズ（横1.0mm × 縦 0.5mm）の半田槽での半田付け対応も現在検討をしており、近々量産化を予定しております。
２．表面実装（ＳＭＴ）とは
小型化・高密度化が進む近年、表面実装（ＳＭＴ）では難しいことをやっている様に思われておりますが、基本的な流れは、
①クリーム半田印刷機で、ペースト状の半田（クリーム半田）をＰＷＢに印刷
②チップマウンターで、表面実装部品（ＳＭＤ）を搭載
③リフロー炉で熱を加えて半田付け
となります。
SMDの小型化、多種多様な半導体パッケージへの対応等、日々技術が進んでいます。
①クリーム半田印刷工程
プリント配線板のランド部分にペースト状のクリーム半田を印刷します。通常はメタルマスクと呼ばれる印刷用の版を用い、印刷機のスキージを使い印刷します。メタルマスクは金属板の物が主流ですが、プラスチック製の安価タイプも現在流通しています。
一般的にメタルマスクの厚みと開口寸法でクリーム半田量を調整します。SMDの小型化に伴い、メタルマスクを薄くし、半田量を少なくする傾向ですが、大きな部品が混載される基板もあり、半田量の調整方法が実装メーカー各社のノウハウに左右されるケースが多いです。
②チップマウンター工程
プリント配線板にSMDを搭載する工程です。ロータリーマウンターとモジュラーマウンターの2種があります。以前は、SMDを搭載する場所が固定で、プリント配線板が動くタイプのロータリーマウンターが主流でしたが、省スペース化された、プリント配線板固定で、SMD搭載部が可変するモジュラーマウンターが現状主流になっています。搭載スピードup、SMDの小型化への対応、小ロット製品生産への対応等、チップマウンターも日々技術が進んでいます。
③リフロー工程
リフロー炉を用い半田付けを行います。プリント配線板とSMDを予熱（プリヒート）、クリーム半田に含有するフラックスを活性化、SMDへの急激な熱衝撃の緩和を行い、本加熱をし半田付けをする工程です。
基板実装とは、プリント配線板（PWB：printed wiring board）に、各種電子部品を半田付けし、電子回路として動作するようにすること。一般的にプリント回路板（PCB：printed circuit board）と呼ばれ、電気製品の主要な部品です。
基板実装には、リードのある部品をPWBに挿入して半田付けを行う挿入実装（IMT：insertion mount technology ）とリードの無い部品（SMD：surface mount device）を基板表面に半田付けを行う表面実装（SMT：surface mount technology）があります。
近年は、電気製品の「小型化」「多機能化」が進み、高密度の表面実装（ＳＭＴ）が主流となっております。スマートフォン等の製品が代表で、ＳＭＤの技術は日進月歩です。
挿入実装（ＩＭＴ）はディスクリート実装とも呼ばれております。対応出来る実装メーカーが少なくなってきておりますが、我々が日ごろから使っている電気製品は、挿入実装（ＩＭＴ）で製造されたものも多いです。
それでは、挿入実装（ＩＭＴ）と表面実装（ＳＭＴ）について、簡単にご紹介します。
１．挿入実装（ＩＭＴ）・ディスクリート実装とは
まず、リードのある部品を基板に挿入する方法について説明します。
一般的な方法としては、手挿入とマシン挿入２つの方法があります。
手挿入は、人手による対応そのままですね。
マシン挿入は、アキシャル部品挿入機、ラジアル部品挿入機等があります。
アキシャル部品挿入機は、横型の部品の挿入になります。カーボン抵抗等が代表部品です。
ラジアル部品挿入機は、縦型の部品の挿入で、アルミ電解コンデンサ等が代表部品です。
つぎに、半田付けの方法ですが、手半田付けと半田槽による半田付けが一般的です。
手半田付けは、半田ゴテを使って半田付けをします。
半田槽による半田付けは、アキシャル部品、ラジアル部品を挿入機にて対応後に、挿入機対応できない部品を手挿入、スプレーフラクサーでフラックスを塗布し、半田槽設備で予備加熱をしフラックスを活性化した状態で、半田槽にて半田付けを行います。
弊社では、チップ部品を接着剤で固定し、半田槽で半田付けを行う対応もしております。現状は、1608サイズ（横1.6mm × 縦 0.8mm）が最小チップサイズですが、1005サイズ（横1.0mm × 縦 0.5mm）の半田槽での半田付け対応も現在検討をしており、近々量産化を予定しております。
２．表面実装（ＳＭＴ）とは
小型化・高密度化が進む近年、表面実装（ＳＭＴ）では難しいことをやっている様に思われておりますが、基本的な流れは、
①クリーム半田印刷機で、ペースト状の半田（クリーム半田）をＰＷＢに印刷
②チップマウンターで、表面実装部品（ＳＭＤ）を搭載
③リフロー炉で熱を加えて半田付け
となります。
SMDの小型化、多種多様な半導体パッケージへの対応等、日々技術が進んでいます。
①クリーム半田印刷工程
プリント配線板のランド部分にペースト状のクリーム半田を印刷します。通常はメタルマスクと呼ばれる印刷用の版を用い、印刷機のスキージを使い印刷します。メタルマスクは金属板の物が主流ですが、プラスチック製の安価タイプも現在流通しています。
一般的にメタルマスクの厚みと開口寸法でクリーム半田量を調整します。SMDの小型化に伴い、メタルマスクを薄くし、半田量を少なくする傾向ですが、大きな部品が混載される基板もあり、半田量の調整方法が実装メーカー各社のノウハウに左右されるケースが多いです。
②チップマウンター工程
プリント配線板にSMDを搭載する工程です。ロータリーマウンターとモジュラーマウンターの2種があります。以前は、SMDを搭載する場所が固定で、プリント配線板が動くタイプのロータリーマウンターが主流でしたが、省スペース化された、プリント配線板固定で、SMD搭載部が可変するモジュラーマウンターが現状主流になっています。搭載スピードup、SMDの小型化への対応、小ロット製品生産への対応等、チップマウンターも日々技術が進んでいます。
③リフロー工程
リフロー炉を用い半田付けを行います。プリント配線板とSMDを予熱（プリヒート）、クリーム半田に含有するフラックスを活性化、SMDへの急激な熱衝撃の緩和を行い、本加熱をし半田付けをする工程です。
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Posted by 戻れない昨日 at
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