エレクトロニクスにおけるSMTとは

Overview: The process of making technology smaller is moving at a crazy fast pace that never stops amazing us. The only thing that makes gradual shrinking conceivable is using a suitable automatic SMT assembly process. Instead of using standard components connected by wires, this method lets boards be covered with components that can be mounted on the surface. 

The word SMT may not be unfamiliar to lovers of electronic products, but they do not know what it is. In fact, we have long been unable to leave the use of this patch technology, and you can find their traces in various electronic devices such as mobile phones, laptops, refrigerators, and TVs. In this article, FS Technology will introduce you to the most important part of the PCB組立工程 – PCBA SMT assembly.

SMTは製造業では何を意味するのか

SMTの正式名称は表面実装技術であり、THTとともに回路基板の組み立て工程で使用される。プリント基板のパッドに表面実装部品を装着したり、はんだ付けしたりする高精度な電子部品組立技術である。その作業の流れは、おおよそ次のようなものである。

まず、プリント基板のパッドにコーティングはんだペーストを印刷し、はんだペーストコーティングされたパッドに正確に表面実装部品(SMD)を配置し、はんだペースト溶融までプリント基板を加熱することにより、冷却後のコンポーネントとプリント回路との間の接続を実現します。

SMT技術に関連する用語の紹介

SMD: Its full name is Surface Mount Components, and PCB assembly companies usually use SMT technology to solder SMD components to the surface of electronic PCBA. If you want to know more about the difference between the two, you can find an article called “SMDとSMTの比較” in FS Technology’s PCBAブログ,

THT: The full name is through-hole technology, which is an assembly technology used in the electronics industry like SMT. Various types of components are welded on the surface of the PCBA board of electronic products, some are through patch elements and some are using plug-in components, and THT is for service and plug-in components.

DIP: Its full name is dual in-line package. Its relationship with THT is similar to the relationship between SMT and SMD, but for some reason, we prefer to call it ディップアッセンブリー or through-hole assembly rather than THT assembly.

SMTプロセスのコンセプト

FSテクノロジーでは、主に2つの工程でSMTを行っています。 PCBアセンブリ: リフローソルダリングとウェーブソルダリングがあります。下図にリフローはんだ付けの工程を示します。

では、SMTの生産ラインにおいて、リフローソルダリングとウェーブソルダリングの役割、そしてその違いは何なのでしょうか?上記の疑問について、FSテクノロジーに解説してもらいましょう。

リフローについて:パッド上にプレコートされたはんだペーストを加熱により溶かし、パッド上にプレマウントされた電子部品のピンまたははんだ端とPCBパッドとの電気的相互接続を実現し、PCBボード上の電子部品の溶接の目的を達成する。リフロー溶接は、一般的に予熱帯、加熱帯、冷却帯に分けられる。

Reflow soldering process: Printing solder paste > mount components > Reflow soldering > PCBA cleaning

Rehardingウェーブはんだ:ポンプは、はんだの波のピークに溶融はんだを噴霧するために使用され、その後、溶接される電子部品のピンは、電子部品とPCB基板の電気的相互接続を実現するために、はんだの波のピークを通過します。ウェーブはんだ付けは、スプレー、予熱、スズ炉、冷却4つの部分に分かれています。

Wave soldering process: plug-in > flux coating > preheat > wave soldering > edge cutting > プリント基板実装検査.

ウェーブソルダリングとリフローソルダリングの主な違いは次のとおりです。

  • Reflow soldering, they’re already coated with solder paste on the PCB before into the machine, then welding by melting the solder paste. In wave soldering, there is no solder paste coated on the pcb before into machine, and it welds by wave machine creating solder paste to paint on PCB pads which need solder.
  • Wave soldering is molten solder to form solder wave for welding components; Reflow soldering is high temperature hot air to form circumfluence molten solder to weld components.
  • リフローはパッチ電子部品に、ウェーブソルダリングはピン電子部品に適しています。
 
ウェーブソルダーとリフローの2つが重要な工程である。 SMTアセンブリ machining.

表面実装技術の歴史

ある技術が何を意味するのかを明確に知るためには、その歴史を理解する必要があります。FSテクノロジーでは、SMT技術の発展を通して、4つのステージに分け、その具体的な時期や特徴は次のとおりです。

第1期:1960年~1975年

このステージは、回路基板が登場し、エレクトロニクス製造業を変えた歴史的な瞬間だった。人間は、原始的なブレッドボードを使うことから PCBA ボードが登場し、完全に小型化の時代に突入した。この段階の代表的な作品は、電卓やクオーツ時計である。

第2ステージ:1976年〜1980年

SMT技術が主流となる段階。この時期以前は、基板組み立てには主にTHT技術が使われていたが、世界中で少量生産の電子製品が普及したことで、徐々にSMTがTHTに取って代わるようになった。この基板組立技術を使うことで、電子機器の小型化、高機能化が可能になった。主な代表作としては、カムコーダー、ビデオレコーダー、デジタルカメラなどがある。

第3期:1980年~1995年

PCBAボードはエレクトロニクス製造業に欠かせない製品になり、企業は製品のコストパフォーマンスを高めるため、生産設備の開発を精力的に行うようになった。この間、生産された電子製品の中で最も優れていたのはVLSIであった。

現段階:1995年~現在

マイクロアセンブリ、高密度アセンブリ、3次元アセンブリ技術が急速に発展している。報告によると、スルーホール組立技術を用いた世界の電子製品は年11%の割合で減少しており、SMTパッチを用いた電子製品は年8%の割合で増加している。

技術開発は常に世界の主流である。FSテクノロジーは、常に時代とともに進化することを提唱し、自動化、インテリジェント化、フレキシブル化された生産ラインの構築に尽力し、最新のSMTアセンブリ技術を駆使してお客様にサービスを提供しています。電子機器製造に携わる者として、このことを理解することは非常に重要なことです。 PCBの発展の歴史あなたのビジネスが正しい変化の方向性を見出すための一助となるものです。

電子機器製造業でSMTが支持される理由

Advantages of using SMT for electronic products

前述のように、SMTは徐々にTHTに取って代わりつつありますが、この技術にはどんな利点があり、なぜターンキーPCBアセンブリメーカーがこの技術を好むのでしょうか。FSテクノロジーでは、この技術の利点をご案内します。

高い組み立て密度

Compared with traditional DIP technology, SMD components can make the assembly area and mass smaller. The PCBA product assembled using SMT is 40% of the volume of the DIP and only 35% of the mass. DIP components are mounted on a 2.54 mm grid, while SMD can perform better. In order to meet customers’ requirements for smaller electronic products, FS Technology’s SMT technology is becoming more and more mature. Our surface mount assembly component grid has grown from 1.27 mm to the current 0.63 mm grid, and some special components can even be mounted on a 0.5 mm grid.

より信頼性の高い技術

SMD部品は小型軽量であるため、耐衝撃性、信頼性が高くなります。SMT組立製品を生産する際、FSテクノロジーは7つの全自動生産ラインを使用しています。生産ラインには厳しい品質管理基準があり、一般的なハンダ接合不良率は100万分の10以下です。スルーホール部品のウェーブソルダー技術は一桁低く、SMTで組み立てた電子製品の平均MTBFは25万時間で、これが電子製品の90%がSMTプロセスを採用する主な理由である。

良好な高周波特性

SMD部品はプラグインとは異なります。一般的にダイレクトパッチ溶接ではリード線を使用しないか短いリード線を使用するため、回路のインダクタンスや大容量の容量、抵抗への影響を大幅に軽減することができます。プロジェクトでは、PCBA基板のMHzが非常に重要であり、パッチ方式を用いることで回路の周波数を上げることができる。SMDとTHTを比較した結果、FSテクノロジーは、表面実装技術で設計した回路の最大周波数が3GHzに達するのに対し、スルーホール技術の最大周波数は500MHzに過ぎないことを突き止めた。SMDはその高い周波数特性により、回路基板の伝送時間を短縮することができ、これはコンピューターなど最も伝送時間を必要とする電子製品にとって非常に重要なことです。

組立プロジェクトのコスト削減

  • PCBA基板に開ける穴の数を減らすことができる
  • 基板デバッグのコストと時間の削減
  • 梱包、輸送、保管のコスト削減
  • チップ抵抗器の価格はスルーホール抵抗器並み

生産の自動化が容易

Surface mount is a technology that makes it easier to automate mass production. Taking FS Technology as an example, we have 7 SMT lines, all of which use automated SMT equipment to pick up and mount SMD components with vacuum nozzles. Due to the smaller size of these vacuum nozzles, the assembly equipment can be assembled with higher precision. In fact, most PCBA companies are now produced by automated placement. If a turnkey PCB assembly company wants to use THT technology for large-scale automated production, it needs to expand the area of the PCB bare board to at least 140%.

表面実装技術の意義を包括的に理解する必要があるのなら、SMTのメリットだけでなく、デメリットも知っておく必要があるのです。

Disadvantages of electronic SMT technology

  • SMD電子部品の公称値を見るのは簡単ではありません
  • SMTで組み立てたPCBAの修理が困難なこと
  • PCBAの部品交換が困難
  • SMD部品の膨張係数の整合性の悪さ
  • 組立工程で部品漏れ、部品ズレ、部品破損が発生しやすい
 

これらの欠点に対処するため、FSテクノロジーはお客様にソリューションをご提案します。

  • SMD部品の良好な濡れ性を維持する
  • はんだは、はんだ接合部の表面で導通を維持します。はんだ接合部の端に近いほど、はんだの層は薄くなります。
  • パッドのエッジラインが小さいため,SMTデバイスとパッドの接触角は30度以下が望ましい
  • 被溶接金属の表面にソルダーマスクなどの汚染がないこと
  • はんだ接合部のはんだ層は適度であり、多すぎたり少なすぎたりしないこと。
  • はんだスポットの位置が正確であること、端部/端子の PCB部品 は、パッドの中心で、幅と長さの方向は、現象を超えないようにする必要があります。
  • はんだ接合面は連続的で平滑であること、リフロー溶接で形成されたはんだ接合部は明るい外観であることが必要です。

How to Choose Manufacturers for PCBA SMT Assembly?

The above covers almost everything that electronics enthusiasts may be interested in, but if you are a PCBA engineer and are urgently find PCBA factory to provide you with SMT assembly services, then the following content is what you have to see!

An engineer put much effort into the printed circuit board project before the assembly. Hence, it’s crucial to choose a better SMT vendor for the assembly. Selecting a company to work with can be challenging because there are so many options, and this choice is so important. If you need to choose a PCB assembly firm, how can you determine the ideal fit for your project? To make it easy for you, we are listing the services that should be available to the customers by the company:

  • The manufacturing facility with cutting-edge machinery and tools, making it capable of meeting the difficulties posed by constructing even the most complicated PCBs.
  • Engineers with years of experience who are ready to assist you throughout the whole procedure and ensure that everything runs efficiently.
  • Materials of the highest quality – The firm only utilizes SMT SMD components of the highest quality to ensure that the boards’ quality can match and surpass the user’s expectations.
  • Delivery within the specified time frame. It indicates that the company can feasibly fulfill mass production orders in the shortest amount of time. The completion of the manufacturing within the allotted time is something the firm assures.
  • Prices are reasonable; the clientele’s satisfaction is the organization’s primary focus. Because of this, you may anticipate reasonable costs suitable for any financial plan.

まとめる

No matter what you want to use the printed circuit board for, it would be best to look for one that is reliable and has a high-performance level during its lifetime. If you have a reliable SMT electronics manufacturer on your team, you should be able to accomplish this goal.

Even though it has more electronic components, assembling a printed circuit board is just as important as designing and making it. As you can see, SMT assembly plays a significant role in almost all contemporary forms of electronic product design. If your PCB design still uses the through-hole method, SMT assembly could help your product move forward. Make sure you work with a trustworthy and knowledgeable assembly partner to avoid any problems that might arise with SMT.

The above is FS Technology’s entire explanation of “What does SMT represent in electronic products”, FS Technology will continue to update more SMT knowledge in the blog, so stay tuned.

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