SMTとは？ 最新の業務用電子機器を見ると、そこにはいくつもの微細なデバイスが搭載されています。iPhoneや電子レンジ、パソコンにも回路基板が使われている。これらの部品は、通常の部品ではなく、プリント基板メーカーが専用の機械を使って基板の表面に実装しています。 重要なのは、そのほとんどが比較的小さなサイズであるということです。この部品を実装する技術をSMT（Surface Mount Technology）と呼ぶ。では、SMTとはどのような技術で、どのようなメリットがあるのでしょうか。この記事では、SMT技術について詳しく紹介します。この記事の最後では、SMTのメリットとデメリットについて詳しく説明します。この記事を読めば、SMTのメリット・デメリットがわかり、SMTのアプリケーションや今まで知らなかったSMTの技術がわかるはずです。
SMTとは（表面技術のクローズアップ)
1.SMT技術とは？
表面実装技術(SMT)は、現在の電子回路組み立ての標準的な手順です。最近では、多くのプリント基板メーカーがSMT技術を利用して基板を製造しています。表面実装技術とは、電子部品をプリント基板の表面に実装する技術です。表面実装技術は、メッキスルーホール技術とは異なり、PTHに代わる最適な技術である。表面実装技術を使えば、どんなに複雑な電子回路基板でも簡単に作ることができます。
この技術を使えば、より小さなアセンブリを優れた再現性で実現することができます。これは、表面実装技術による高度な自動化と精度の高さによるものです。多くのメーカーがこの技術を採用しており、軽量でコンパクトな小型プリント基板を素早く設計することができます。さらに、スルーホール技術に比べてはるかに高速な処理が可能です。表面実装技術は、組み立て時に多くの作業を必要としません。SMTは、プリント基板の部品を選んで基板上に配置するだけのシンプルなプロセスです。
(表面実装技術の機械)
2.SMT技術のメリット
SMTテクノロジーには、知っておきたいいくつかのメリットがあります。もしあなたがPCBアセンブリにSMT技術を使用しようと考えているなら、あなたはそのメリットのいくつかを享受するに違いありません。そのメリットとしては、以下のようなものがあります。
製造コストの削減
表面実装技術は、製造コストの削減を約束します。SMTは、小さなPCBデザインを作成するための余地を与え、したがって、製造コストを削減します。また、SMTを使用することで、部品を基板上に近接して配置することが可能になります。そのため、SMTテクノロジーを採用したメーカーは、製造コストを大幅に削減できるというメリットがあります。
作業効率の向上
SMT技術は、作業効率を向上させることができるため、回路組立技術の中でも最も優れた技術の一つです。これも最近、多くのプリント基板メーカーが好んで採用している理由の1つだと思います。SMTを採用することで、1日の作業時間を最短にすることができます。時間のかかるPTH技術と違い、SMTはそうではありません。表面実装技術を使って組み立てることを選択した場合、作業効率の良さは大きな保証となります。
全体の構造がよりわかりやすくなる
SMTで製造する基板は、全体的にシンプルな構造になっています。PTHで組み立てられたパネルとは異なり、SMTで作られた基板のデザインは非常にシンプルになる傾向があります。表面実装技術で組み立てられた基板は、穴あけなどの技術的な作業があまり要求されません。他の方法で製造されたパネルと比較して、SMTで製造されたパネルはより表面的な構造になっています。
ミスが起こりにくい
エラーで基板を作り直すことほど大変なことはありません。SMT技術のもう一つの利点は、エラーが起こりにくいことです。細かいPTHとは違い、表面実装技術はあまり細かいことは気にしません。SMTで作られた基板は、小さなミスを修正することが可能です。多くのミスがなく、多くの基板を生産することができるため、メーカーに好まれている。
部品の小型化・高密度化に対応
SMTでは、基板の両サイドに部品を配置することが簡単にできます。さらに、高密度化も可能です。また、部品同士が近接していることもSMTの利点です。SMTを使用することで、面積あたりの接続数と単位面積あたりの機能を素早く実現することができます。
より高い接続密度
SMT技術は、より高い接続密度を約束します。SMTテクノロジーで作られたボードは、特定の時間内に特定のサイズのメッセージを届けることができます。表面実装技術では、制約のある場所でも通知を届けることができます。
少ない穴あけで済む
SMTテクノロジーは安価です。ここでは、回路基板に多くの穴を開ける必要はありません。SMTテクノロジーでは、基板の他の部分に信号を伝えるために多くのスポットを必要としません。SMT技術では、基板の他の部分に信号を送るための多くのスポットを必要としません。この技術では、多くの穴を開ける必要はありません。
低輻射
SMT技術の最も大きな利点の1つは、放射線の放出が少ないことでしょう。SMTで部品を組み立てると、放射線の放出が少なくなります。このことは、SMTが他の組立方法に比べて、より安全な組立方法であることを意味しています。
電磁両立性（EMC）性能は、旧来の技術による組み立て方法よりも優れています。
SMTでは、コンパクトなパッケージと低誘導のリード線を実現することができます。これにより、放射ループの面積が小さくなり、優れたEMC互換性が保証されるのです。これも、SMT技術を採用した場合のメリットです。
(PCB SMT アセンブリ)
3.SMT技術のデメリット
上記のようにいくつかのメリットがあるSMT技術ですが、SMTにはいくつかのデメリットもあります。以下は、SMTを使用する場合のデメリットです。決して多くはありませんが、SMTの使用を検討されている方には注目していただきたいと思います。
基板への機械的ストレス
SMT技術では、部品を近接して配置するため、機械的ストレスを受ける可能性が高くなります。機械的ストレスは不利であり、多くのPCBメーカーはそれを避けたいと考えています。機械的ストレスはプリント基板の機能全体に影響を与えます。プリント基板では、機械的ストレスは基板の疲労をもたらします。
残念ながら、この問題はSMT技術で発生します。部品が非常に接近して配置されているため、機械的ストレスを避けることは不可能です。さらに悪いことに、機械的ストレスのために、はんだがすぐに弱くなる傾向があります。このように、SMTはある意味で好ましくないものである。
環境圧力
SMTはある程度、環境に適しているとは言えません。残念ながら、これもSMTのデメリットのひとつです。SMTを使って部品を実装するには、大量の熱を必要とします。大量の熱は、組み立て作業者にとって危険なだけでなく、環境にとっても危険です。残念ながら、これはSMTにつきものの問題です。コストパフォーマンスに優れた技術ではありますが、環境面では理想的ではない場合もあります。PTHテクノロジーが環境保護の面で優れているのは、そのためです。
温度ストレス
温度ストレスは電気機械部品に影響を与え、その機能を制限します。これは、SMTで組み立てられたプリント基板についても同様です。SMTでは、部品を互いに接近させて組み立てるため、温度ストレスが発生する可能性が高くなります。Surface Mount Technologyで製造されたプリント基板には、温度ストレスに関する事項があります。
一部の部品との相性が悪い
最後に重要なことですが、SMTを使用することで、他の部品との互換性が失われます。基板上での部品の選択と配置には課題があります。SMTを使用すると、一部の機能が合わなかったり、矛盾したりすることがあると言われています。また、部品の互換性がないことも、表面実装技術の大きな欠点の一つです。
(SMTの不具合を確認する工場のスタッフ)
4.SMTの必要工程
SMTは、皆さんが想像しているような難しい作業ではありません。プリント基板の組み立て業者によってやり方は異なるものの、ほとんどの場合、8つの必要な工程がある。
基板にハンダペーストを印刷する
最初の工程は、基板にソルダーペーストを印刷することである。ここではスクリーン印刷機を使用する。この工程では、パッド上の部品の溶接を確実に行うことを目的としている。
部品の実装
次に、部品の実装である。部品実装では、固定された基板上に慎重に部品を配置する。
部品の固化
部品の装着が終わると、いよいよ固化の工程に入る。固化とは、SMT接着剤を溶かすことである。これにより、表面実装部品が基板上に正しく固定されるようになる。配置機の背面にある硬化炉で固化を行う。
リフロー溶接
凝固後、リフロー溶接を行う。リフロー溶接の目的は、はんだを確実に溶かしてプリント基板を接合することである。
自動光学検査
リフローはんだ付け後の第5工程は、自動光学検査（AOI）です。AOIの主な目的は、溶接と組立の両方の品質をチェックすることです。自動光学検査を行うことで、市場に出す前にエラーを早期に発見することができる。基板の量産に入る前に必要なことだ。
基板カット
自動光学検査が終わると、次は基板の切断です。設計者は、1つの個体を形成するために基板を切断する。ここでは、いくつかの機械による切断方法がある。
基板を研磨する
必要な形状にカットされた基板は、すぐに研磨される。研削はSMTに欠かせない工程のひとつだ。研削の主な役割は、バリを確実に除去することだ。バリを除去することで、滑らかな基板ができあがります。基板の製造過程では、必ずと言っていいほど粗い部分が出てきます。フライス加工は、その荒れた部分を確実に滑らかにします。
基板のミーリング
フライス加工の後は、最後の工程です。最後の工程は、基板の洗浄です。基板を洗浄することで、フラックスなどの有害な溶接残渣を取り除くことができる。基板の洗浄には、手作業で行う方法と、機械を使って行う方法がある。最高の洗浄結果を得るために役立つ特別な機械があります。幸いなことに、そのような特殊な洗浄機を買う余裕がない場合は、手作業で洗浄することもできます。
(SMTマシンの作業風景)
5.SMTとSMDの違いは何ですか？
SMTとSMDにはかなりの違いがあります。残念ながら、この2つの違いを理解していない人が多いようです。ここに来た人はラッキーだと思ってください。ここでは、SMTとSMDの違いを理解することができます。
まず、SMTについて説明します。SMT（Surface Mount Technology）とは、電子部品を基板にはんだ付けして実装する技術全体を指す。電子部品には、コンデンサ、抵抗器、トランジスタなどがあり、これらを基板上に配置します。手動で部品を配置することもできますが、ほとんどの場合、メーカーは特別な機械を使用します。機械を使えば、主に完璧で高品質な結果が得られます。
特殊なSMTマシンは、主にPick-and-Placeマシンとして知られており、すべての部品を慎重に選んで配置し、回路基板上に配置します。この作業も、希望者や経験者は手動で行うことができる。しかし、最良の結果を得るためには、最良の製品を得るために必要なピックアンドプレース・マシンを使用しなければならないでしょう。
表面実装部品（SMD）とは、メーカーが電子回路を動作させるために電子回路上に実装する部品である。SMTは技術であり、SMDは裸の回路基板に装着する部品である。基本的な部品は、SMTプロセスを使って基板に取り付けられなければならない。競争力を維持しようとするメーカーの多くは、機械を使って裸の基板にSMDを実装したり、はんだ付けしたりしています。
初期の段階では、表面実装デバイスの配置はほとんどが手作業で行われていた。しかし、技術の向上に伴い、ピックアンドプレースマシンがこの役割を担うようになった。これらの機械は、回路基板上のすべての部品をピックアップして配置するのに最適です。手作業で部品を配置するよりも、はるかに速く、効率的に作業を行うことができます。
6.一般的な表面実装部品
表面実装部品には様々なものがある。これらの部品が一体となって回路を構成しています。基板に搭載される一般的なSMD部品には、以下のようなものがあります。
受動部品：パッシブSMD
受動部品の多くは、インダクタンス、キャパシタンス、複合デバイスなどです。回路基板上では、受動的なSMD部品はほとんどが円筒形と長方形です。また、これらの部品の質量は、スルーホール部材に比べて10分の1程度である。
トランジスタ・抵抗器
トランジスタや抵抗器もSMD部品の定番だ。周りを見渡せば、プリント基板上に抵抗器やトランジスタがないことはない。抵抗器は、電圧を分割したり、電流を減らしたり、信号レベルを調整したりします。抵抗器の他には、トランジスタがあります。トランジスタは、プリント基板上で電子電力や電子信号を増幅したり、切り替えたりします。トランジスタは、スイッチとしての機能と増幅器としての機能を同時に果たします。ベースに電流が流れないときは、エミッタとコレクタの間にはほとんど電流が流れません。
ダイオード
プリント基板には必ずと言っていいほど、ダイオードが使われています。しかし、ダイオードはどのような機能を持っているのだろうか。ダイオードは、一方向にしか電流を流さない2端子のデバイスである。主に、交流（AC）を直流（DC）に変換する。ダイオードは、信号を混合します。また、信号を分離します。
集積回路
集積回路は、単純な論理チップです。信号の伝達や基板の温度を下げる働きがあるため、集積回路がないと基板は機能しません。
(一般的なSMD部品：トランジスタ、抵抗)
7.SMT技術に必要な機材
SMTを思い通りに進めるためには、いくつかの必須機器が必要になります。大量生産を望むのであれば、最高のツールを用意しなければなりません。必要な機器としては、以下のようなものがあります。
プレースメントマシン
プレースメントマシンは、PCB部品を必要な場所に配置します。この機械は、表面実装部品全体を効率的にピックアップし、基板上の必要な場所に配置します。これらのマシンは高価な傾向があることを理解する必要があります。しかし、最終的には完璧な結果を得ることができます。
プログラマー
表面実装技術のメーカーとして、プログラマーがもたらすインプットの質を無視することはできません。プログラマーは、PCBコンポーネントの作成とその後のテストに役立ちます。また、回路基板上で機能するSMDを1つの場所に維持するのにも役立ちます。
ウェーブはんだ付け装置
ウェーブはんだ付け装置も、PCB製造には欠かせない機器です。ウェーブはんだ付けは、溶融したはんだの上に回路基板を通過させることで行われる。ウェーブはんだ付けには利点がある。最も大きなメリットは、多くの回路基板を設計できることだ。メーカーはこれらの基板を可能な限り短時間で作ることができる。
プリンター
プリンターも表面実装技術には欠かせない機器である。メーカーはPCBラピッドプロトタイピング中にSMDを印刷するためにそれらを使用します。3D PCBプリントでは、PCBを作るだけでなく、プリント基板アセンブリ（PCBA）も行います。プリンターがないと、複雑な組み立て工程を経験することになります。思うような作品ができないこともあります。
オーブン
オーブンは、PCBの製造において重要な役割を果たしています。主に、回路基板上のはんだペーストの適切な固化を保証します。この固化によって、SMD部品の配置と十分な乾燥が計画通りに行われます。
自動光学検査システム装置
その名の通り、基板の品質をチェックする機械。その名の通り、基板の品質を検査する装置で、メーカーが高品質な基板を作って市場に送り出すことができる。
以上のような設備が整っていれば、大量の基板を生産することができるようになります。さらには、ISO規格に準拠した基板を作ることができる可能性もあります。先に述べたように、基板の実装は手作業で行うこともできます。しかし、より良い結果を得るためには、特殊な機械の使用を検討した方が良いでしょう。
特殊な機械を使用しないと、不良品や故障した基板を作ってしまう可能性があります。間違っていれば、市場価値に見合わないパネルを作ってしまうことになります。周りを見渡せば、著名なプリント基板メーカーは、市場で最も優れた機器を使用していることに気づくだろう。名だたるメーカーは、最新の設備を使って製品を製造しています。
(SMT実装機の作業風景)
8.SMT技術の応用
表面実装技術は、今日ではほぼすべての電子回路の製造に多く利用されている。表面実装技術は、ほとんどの電子部品をPCBに実装するために使用されています。あなたが完璧なPCBラピッドプロトタイピングを望むならば。3D PCBプリントは、PCBを作るだけでなく、プリント回路基板アセンブリ（PCBA）プロセスを行い、その後、SMTを適用します。表面の台紙の技術は WellPCB の事実上排他的な使用を見つけます。私達はワンストップ サービスおよび良質プロダクトを与えます。あなたが作る必要がある文書を私達に送り、すぐに引用を得ることができます! 私達は何を待っていますか。我々は、PCBの製造およびアセンブリの10年を持っています。
この技術は、より多くの電子部品をPCB上の小さなスペースにカプセル化します。SMTは、いつでもすぐに終わるものではないので、何年か先には成長し続ける技術です。もしあなたがプリント基板の組み立てをしているのであれば、この技術を利用するのが最善の方法です。たとえコストがかかっても、SMTは最高の技術の一つです。
(手元のSMT技術)
9.SMTとは？ – SMT技術の今後の開発動向について
表面実装技術は、予測によればすぐにはリバースギアに入らないと言われています。SMTは、電子製品の薄型化、軽量化、高信頼性、複雑な機能を推進しています。このような状況は、今後数年間でさらに増加することが予想されます。予測によると、表面実装技術は2022年までに54億2,000万米ドル増加すると言われています。将来的には、SMT技術の効率化とさらなる受容性が求められます。また、環境に配慮した表面実装技術のBOM（Bill Of Materials）を開発し、PCBを基板に取り付けます。数年後のPCBアセンブリ
(SMT技術で製造されたPCBの開発とチェック)
まとめ
SMTにはいくつかの利点があります。SMTは費用対効果が高く、時間をかけて製造することができる。SMTでは、基板の両面を利用して電子部品を配置することができます。セットアップや製造にかかるコストが少ないことも、SMT技術に付随する利点です。
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