スルーホール 電子部品の製造において、プリント基板はその品質や使い勝手に大きく影響します。プリント基板の機能は、その設計に依存しており、これから説明するように、広く使われている設計は2つあります。貫通型と表面実装型です。
この記事では、スルーホール技術に焦点を当て、なぜスルーホール技術が電子機器の製造に利用されているのかについて詳しく説明します。
1.貫通電極技術とは？
電子部品のリードやチップをプリント基板のスルーホールに挿入して実装する技術です。これは、電子部品のリードやチップをプリント基板のスルーホールに挿入し、そのピンを基板の反対側にあるパッドに下からハンダ付けすることで実現している。この技術は、通常は手作業で行われるが、挿入実装機を使うこともある。この技術は1980年代後半まで隆盛を誇っていたが、表面実装技術（SMT）の登場でその地位を失った。表面実装が導入されたことで、スルーホールは時代遅れになると予想されていた。しかし、スルーホールには、多くの特徴的な利点と信頼性があり、時代の試練に耐えてきたのである。
2.貫通型リード
貫通電極を使用したプリント基板のリード線には、ラジアルリードとアキシャルリードの2種類があります。
2.1.Axial
アキシャルリードは、ワイヤージャンパーに似た形状をしており、プリント基板の箱型や円筒型の部品の先端から突出しています。これらの突起物は、ほぼ完全な幾何学的対称軸を形成する。突出しているといっても、プリント基板の表面からさほど出ていないので、下に置けばフラットな構成になる。
アキシャルリードは、PCB上の短い距離をつなぐためによく使用され、オープンスペースでは対応できないポイントツーポイントの配線にも使用されます。
2.2.Radial
ラジアルの名称は、部品から表面基板へのリード線の投影が平行であることに由来し、ラジアルリードはパッケージの端部と同期している。以前は、円柱状の部品から突き出た部分が半径の形をしていることからラジアルリードと呼ばれていたが、後にアキシャルリードが登場したことで、この定義は無効となった。
搭載されている放射状の部品は、90度の角度で形成されており、軸方向のリード線よりも設置面積が小さい。また、平行に配置されていることから、プラグインのような性質を持っており、より高速な自動化を必要とする部品に使用されるリードとして最適である。
3.貫通型ハンダ付け
エレクトロニクスの世界に足を踏み入れるなら、はんだ付けは必要なスキルのひとつです。何をどこで交換しなければならないのか、PCBボードの周りの方法を知ることは非常に重要です。しかし、スルーホール技術を使用した基板の修理となると、かなりの精度が要求されます。
3.1.高度なPTH
必要なハンダ付けのスキルを持っているなら、アドバンスドPTHテクニックを使ってハンダ付けをすることができます。ここでは、そのために必要なコツをご紹介します。
1.ハンダの流れ方をコントロールすること。この技術は最初に学ぶことですが、時間をかけて練習すれば、うまくできるようになります。
2.ハンダガンの先端を使い分け、コントロールすることを学ぶ。さまざまな用途に応じて、それぞれのこて先が必要になるからだ。
3.使用するハンダゴテが決まったら、リードとパッドを加熱し、基板の穴からハンダがスムーズに流れるようにします。
4.ハンダごてが冷めれば、接続完了です。
5.このテクニックは、2つのスルーホール間のブリッジを作る際にも使用できます。
3.2.クリーニング
ハンダ付けが終わったら、次は洗浄方法を知ることが大切です。何を洗浄するのか、という疑問があるかもしれません。鉛フリーのハンダを使うと、フラックスでプリント基板を汚してしまいがちです。このフラックスは、はんだごてに付着したものもあれば、誤接続を防ぐために意図的に付着させたものもあります。では、どのようにすればよいのでしょうか？
一番のお勧めは、小さな歯ブラシにイソプロピルアルコールをつけて、基板を磨くことです。しかし、多くの基板を扱う場合で、フラックスが基板上で乾いてしまう危険性がある場合は、蒸留水を鍋に入れておくとよいでしょう。蒸留水を使えば、回路内に不純物が混入することはありません。
4.スルーホール技術のメリット
スルーホール技術は、何度も登場し、新しい技術に取って代わられる可能性があるにもかかわらず、印象的な技術である。表面実装ではなく、スルーホール技術が望まれる理由はどこにあるのだろうか。ここでは、PCB設計におけるスルーホール技術の利点を見てみましょう。
4.1.Sturdy
スルーホール部品は、その耐久性と、層間の確実な接続を必要とする製品の場合に有効な、真の金鉱であることがわかります。
この技術を使ってPCBボードに取り組んでいる場合、どのような環境ストレスにさらされても、それらは接触したままであることに気づくでしょう。スルーホール部品は、PCB上ではんだ付けされるだけのSMT部品と比較して、基板を通過する際に強化されます。
そのため、過酷な環境下での使用に耐えることができ、軍事・航空宇宙分野の電子機器に多く使用されています。
4.2.機械的結合が強い
スルーホール技術は、構成要素の中でより重く、よりかさばる部品に最適です。これは、通常の表面実装技術では対応できない、より強固な機械的結合をプリント基板に要求するためです。
4.3.試作のしやすさ
スルーホール技術では、手動での交換や調整が可能なため、設計者は容易に作業を行うことができます。 また、試作に欠かせないブレッドボード用のソケットもスルーホールに採用されています。
5.スルーホール技術にまつわる制約
スルーホール技術は、ユニークで魅力的な技術ですが、表面実装に比べていくつかの欠点があります。The technology is not practical for higher speed components that might need a small stray in capacitance and inductance for its wire leads.
5.1.基板占有率が高い
スルーホール技術を採用すると、基板の多くのスペースがリード線の格納場所となるため、より大きな基板に投資しなければならなくなります。基板が大きくなると、すべての配線を最小限にして、基板を一般的なサイズにカットする必要があります。
6.表面実装技術(SMT)
表面実装技術は、スルーホールと関連していますが、両者は独自のものです。この技術は、部品のリード線をハンダ付けで直接固定するもので、穴あけは一切行いません。貫通型とは異なり、設計者にとっては非常に作りやすい技術です。この技術は、製造コストが比較的低いという点で画期的であり、これまでの電子機器のほとんどがこの技術を採用できるようになりました。
おわりに
現状では、完成度の高い2つのデザインは、どちらも電子機器の製造に広く使われているということです。これは、電子機器を愛する人が何を求めているのか、どんな電子機器を扱っているのかにかかっています。スルーホール基板の修理やハンダ付けでは、先に述べたように、リード線のピンをしっかりとはめ込み、ハンダ付けする部品をしっかりと把握するために、かなりの精度が求められます。
