2025-12-14
スマートフォン内部の複雑な回路基板から、高速コンピューターのマザーボード、さらには子供のおもちゃの小さなチップまで、これらの電子部品はどのように組み立てられているのでしょうか？その答えは、重要な電子製造技術である表面実装技術（SMT）にあるかもしれません。
表面実装技術は、部品（表面実装デバイスまたはSMDと呼ばれる）をプリント基板（PCB）の表面に直接実装する電子アセンブリ方法です。コスト効率と高品質により、SMTは電子機器製造の主流となっています。簡単に言えば、SMTは電子部品を回路基板に「貼り付け」、より効率的なPCBアセンブリのための生産自動化を可能にします。
従来の貫通穴技術とは異なり、SMTは部品のリードを挿入するためにPCBに穴を開ける必要がありません。代わりに、部品はリフローはんだ付けプロセスを通じて基板表面に直接はんだ付けされます。元々は「平面実装」と呼ばれ、この技術は1960年代にIBMによって小型コンピューター製造用に開発され、徐々にスルーホール方式に取って代わりました。
移行はすぐには起こりませんでした。表面実装部品は1986年までに市場シェアの10％しか獲得していませんでした。1990年までに、SMDはほとんどのハイテクプリント回路アセンブリ（PCA）で広く使用されるようになりました。
SMT部品は、PCB表面への取り付け用の小さなはんだパッドを備えています。これは、部品がリード挿入のために正確に一致する穴を必要とするスルーホール技術とは対照的です。穴あけステップを排除することで、SMDをPCB表面に迅速に配置でき、デバイスアセンブリが大幅に簡素化されます。
手動SMTアセンブリは、精度要件のために退屈で時間がかかります。その結果、ほとんどのSMT製造では、特に大量生産のために自動アセンブリ装置が採用されています。SMT部品のコンパクトなサイズは、より洗練された、より軽量な電子デバイスを可能にし、現代の要求をよりよく満たします。今日、SMT技術は、おもちゃやキッチン家電からラップトップやスマートフォンまで、ほぼすべての電子デバイスに登場しています。
SMTプロセスは、はんだペースト印刷、部品配置、リフローはんだ付けの3つの主要段階で構成されています。これらの段階はさらに特定のステップに細分化されます。
この準備段階では、適切な表面実装部品を選択し、PCBを設計します。PCBは、トランジスタやチップなどの部品ピンをサポートする穴のない平らな銅パッド（通常は銀、スズ鉛、または金メッキ）を備えています。これらははんだランドと呼ばれます。
もう1つの重要なツールはステンシルで、PCB上の事前に決定されたはんだランドの位置によって決定され、印刷中にハンダペーストを塗布するための固定位置を提供します。すべての材料は、欠陥のない生産を確実にするために慎重に検査されます。
この重要な段階では、準備されたステンシルとスキージ（印刷用のクリーニングツール）を備えたプリンターを使用して、45°〜60°の角度でハンダペーストを塗布します。ハンダペーストは、金属ハンダ粉末と粘着性フラックスの粘性混合物で、溶接面を不純物や酸化物から清掃しながら、SMDを一時的に固定します。
ペーストはSMDをPCBのはんだランドに接続します。正確な塗布が不可欠です。ペーストが不足すると、リフローオーブンでハンダが溶融したときに適切な接続が妨げられます。電子機器製造では、リフローオーブンはSMTプロセスでハンダを溶融させる電子加熱装置です。
次に、配置機が部品をPCBに取り付けます。各部品は、真空ノズルまたはクランプを介してパッケージから取り出され、正確に配置されます。PCBがコンベア上を移動するにつれて、高速マシン（一部は1時間に80,000個の部品を配置）が電子部品を正確に配置します。
この精度は非常に重要です。誤った配置は、コストのかかる手直しを必要とする可能性があります。
SMD配置後、PCBはリフローオーブンに入り、4つのゾーンを通過します。
両面PCBの場合、これらのプロセスは、SMD固定用のハンダペーストまたは接着剤を使用して繰り返される場合があります。
はんだ付け後、基板はクリーニングと検査を受け、保管前に修理が必要な欠陥を特定します。一般的なSMT検査方法には、拡大鏡、自動光学検査（AOI）、フライングプローブテスター、X線検査などがあります。マシンは通常、より高速でより正確な結果を得るために人間の目と置き換わります。
SMTは、PCBアセンブリ（PCBA）、製造、および電子機器製造に大きなメリットを示しています。
ただし、SMTにはいくつかの製造上の課題があります。
SMTとSMDは頻繁に混同されます。密接に関連していますが、その区別を理解することが重要です。簡単に言えば:
SMT は、電子部品をPCBに直接配置してはんだ付けする技術プロセスを指します。 SMD は、PCB実装用に設計された部品自体（表面実装デバイス）を示します。
SMDは、機能を損なうことなく、より高速な生産、より大きな柔軟性、および低コストを可能にします。そのコンパクトなサイズは、限られた基板スペースにより多くの回路を可能にします - 小型化の証です。SMTとSMDを組み合わせることで、より高速で、よりエネルギー効率が高く、信頼性の高いPCBが実現します。
小型化、高速生産、軽量化は、SMTの主な利点であり、電子回路設計と生産を簡素化します - 特に複雑な回路の場合。この高度な自動化は、電子機器製造全体で時間とリソースを節約します。新しい技術が引き続き登場していますが、SMTは現代の電子機器における永続的な関連性をしっかりと確立しています。
