スルーホールと表面実装: PCB コンポーネント実装技術の詳細な比較

スルーホール 取り付けは長い間、電子アセンブリの標準でした。 これには、PCB の穴にコンポーネントのリードを挿入し、反対側でそれらをはんだ付けすることが含まれます。 この方法は、堅牢な機械的接続と高電力処理能力を提供します。 一方、表面実装技術は、より小型のコンポーネントに対応し、より高いコンポーネント密度を達成できるため、非常に人気が高まっています。 SMT では、はんだペーストとリフローはんだ付けを使用して、コンポーネントを PCB の表面に直接取り付けます。

以下は、PCB 設計者の意思決定の参考ガイドとして使用できる、スルーホールと SMT 方式の簡潔な比較です。

スルーホール技術

スルー ホール テクノロジ (THT) は、電子部品のリードまたはピンを、裸の PCB に事前に開けられた穴に挿入することによって実装する方法です。 1980 年代に SMT が登場するまでは、スルーホール技術が業界標準の構成方法でした。 しかし、Surface Mount はより効率的で安価であるため、THT は時代遅れになるだろうと多くの人が信じています。

スルーホール コンポーネントは 0.100 つのテクノロジのうち古いテクノロジを表しますが、それらを使用する正当な理由は依然としてあります。 たとえば、コンポーネントのリード線を収容する穴の間隔が、SMT で使用される表面パッドに比べて離れているため、スルーホール PCB やそのような基板の小バッチの組み立てには最小限の労力で済みます。 通常 XNUMX インチ以上の十分な間隔により、スルーホール PCB の手はんだ付けが容易になります。さらに、単一コンポーネントのピン間または隣接するコンポーネント間に意図しない接続 (ブリッジ) が作成される可能性が大幅に減少します。これにより、トラブルシューティングが大幅に簡素化されます。完全に組み立てられたボードの電源が入った後の再作業の必要性を最小限に抑えます。

アキシャル リードとラジアル リードは XNUMX 種類の THT 構成要素です。 アキシャルリード構成要素には、コンポーネントの前面と背面の両方にワイヤが取り付けられています。 ラジアル構成部品は部品の一端側にリードが付いています。

ラジアルリードは、基板にぴったりとフィットするアキシャルリード構成要素よりも占有スペースが少ないため、高密度に実装された基板に適しています。

THTの長所と短所

優位性

優れた機械的接続: THT は、表面実装技術 (SMT) と比較して強力な機械的接続を提供するため、コネクタや変圧器などの機械的ストレスを受けるコンポーネントに最適です。

手はんだ付けのしやすさ: THT の穴の間に間隔をあけて配置することで、コンポーネントの手動はんだ付けが容易になり、プロトタイピングやテストの段階で有益です。

互換性： THT コンポーネントは簡単に交換できるため、プロトタイプやテストなど、コンポーネントを頻繁に交換する必要があるアプリケーションに適しています。

耐久性： THT 接続は堅牢な層間接続を提供するため、THT コンポーネントは SMT コンポーネントよりも環境圧力に耐えることができます。 このため、軍事や航空宇宙用途など、激しい推力、振動、または高温環境にさらされる製品には THT が適しています。

デメリット

ベア PCB に穴を開ける必要があるため、時間とコストがかかります。

ドリル穴はすべての層を横断する必要があるため、多層基板上のアクセス可能な構成領域が制限され、ほとんどのアプリケーションでコストがかかります。

SMT のリフロー オーブンと比較して、効率的で信頼性の低いはんだ付け方法 (ウェーブ、選択、または手動)。

片面のみのはんだ付けが必要なSMTとは異なり、基板の両面にはんだ付けが必要です。

表面実装技術

表面実装技術（SMT） プリント基板 (PCB) の表面にコンポーネントを直接取り付けるプロセスです。 これは当初「平面実装」として知られ、1960 年代に開発され、1980 年代以降に大きな人気を得ました。 現在、SMT は電子ハードウェアの製造で使用される標準的な方法であり、PCB の設計と製造において重要な役割を果たしています。 これにより、PCB の全体的な品質とパフォーマンスが大幅に向上し、同時に処理コストと取り扱いコストが大幅に削減されました。

SMT は、性能、信頼性、費用対効果を向上させる能力があるため、PCB 設計に不可欠な要素となっています。 SMT を使用すると、基板にドリルで穴を開ける必要がなくなり、コンポーネントを表面に直接はんだ付けできます。 これらのコンポーネントはサイズが小さく、基板の両面に実装できるため、コンポーネント密度が向上し、より強力でコンパクトな PCB が得られます。

SMTの長所と短所

優位性

パフォーマンスを向上させた： SMT で製造された PCB は、コンポーネントと基板表面がしっかりと接続されているため、揺れや振動条件下でも優れた性能を発揮します。

コスト削減と効率化: SMT 製造に穴がないため、大幅なコスト削減、無駄の削減、生産時間の短縮につながります。 SMT は、リフローオーブンを使用した信頼性の高いはんだ付け方法により、スルーホール実装 (THM) よりも約 10 倍速い、より迅速な構成プロセスを提供します。

スペース使用率: SMT コンポーネントでは、メッキされたスルーホールの必要性がなくなり、代わりに小さな表面パッドが利用されます。 これにより、SMT コンポーネントのリード線の直下に小さなビアを穴あけできるようになり、Z 軸の相互接続とスペースの効率的な使用が可能になります。 再利用されたスペースを追加のコンポーネントの配置に利用できるため、コンポーネントの密度が高まり、利用可能なスペースが最適に使用されます。

両面取り付け: SMT ボードは通常、PCB の両面を使用してコンポーネントを実装します。 これにより、コンポーネントの密度がさらに向上し、コンポーネントの配置の柔軟性が向上します。

デメリット

機械的および環境的ストレス: SMT は、極端な機械的ストレス、環境ストレス、または熱ストレス条件にさらされるコンポーネントに使用される場合、課題に直面する可能性があります。 このような条件下では、SMT のはんだ接合は、スルーホール実装 (THM) に比べて故障しやすくなります。

プロトタイピングとテストには不向き: SMT コンポーネントは、サイズが小さくコンパクトな設計のため、小規模な回路のプロトタイピングやテストには理想的ではありません。 THM は、試作段階やテスト段階でコンポーネントの交換が容易になるため、このようなアプリケーションに好まれることがよくあります。

コストの違い

SMT は一般に、THT と比較して、初期製造コストが低く、人件費と組み立てコストが削減され、再加工と修理プロセスが容易になります。 SMT コンポーネントの小型化と軽量化は、材料コストの削減と PCB 上のコンポーネント密度の増加に貢献します。 SMT の自動組み立て技術により、手作業の必要性が軽減され、再加工や修理が簡素化されます。 さらに、SMT コンポーネントの入手可能性が広がれば、規模の経済によりコスト上の利点が得られる可能性があります。

組み立ての違い

SMT と THT は、PCB アセンブリにおけるコンポーネントの実装、アセンブリプロセス、アクセシビリティ、アプリケーションの適合性、およびコストの考慮事項の点で異なります。 SMT では小型コンポーネントの表面実装が行われるため、高密度化と自動組立が可能になりますが、THT ではドリル穴にコンポーネントを手動で挿入する必要があります。 SMT はテストや修理に容易にアクセスできるため、大量生産や小型化された設計に適しています。 THT は堅牢な機械的接続の提供に優れており、機械的ストレスが高い用途に最適です。 一般に、SMT は大量生産ではコスト面での利点がありますが、THT は少量または特殊な用途ではコスト効率が高い場合があります。 SMT と THT のどちらを選択するかは、設計要件、アセンブリ量、コンポーネントの可用性、および対象アプリケーションによって決まり、多くの場合、PCB アセンブリ プロセスを最適化するには両方のテクノロジーの組み合わせが必要になります。

概要: スルーホールまたは SMT

SMT と THT のどちらを選択する場合は、設計要件、生産量、コスト予算、アプリケーションのニーズなどの要素を考慮する必要があります。 SMT は大量生産、小型設計、自動組立に適しており、より高い部品密度とより速い組立速度を実現します。 THT は、堅牢な機械的接続を必要とするアプリケーションに適しており、高い機械的ストレスや極端な環境に耐えることができ、少量のアプリケーションや特殊なアプリケーションではよりコスト効率が高くなります。 特定の状況に応じて、両方のアプローチの長所を活用して最適なパフォーマンスを達成するには、SMT テクノロジーと THT テクノロジーの組み合わせが必要になる場合があります。 PCBアセンブリ ソリューションを提供します。