PCBアセンブリとはんだ付けの基本
プリント基板（PCB）の製造には、はんだ付けが含まれます。PCBアセンブリプロセスの重要なステップです。これには、清潔で純粋な窒素を使用することが重要です。その理由は、（圧縮）空気には酸素が含まれており、酸素には有害な酸化物が含まれている可能性があるためです。窒素は、PCBアセンブリにとって優れたガスです。この記事では、詳細について説明します。
PCBアセンブリは、電子機器受託製造サービス（EMS）に該当します。このトピックの詳細については、当社のWIKIをご覧ください。PCBが、絶えず変化する世界情勢の中で重要な役割を果たしている理由について、さらに詳しく説明しています。これには、電気自動車（EV）の製造も含まれます。
PCBアセンブリについてさらにご覧いただくには、PCBとは何か、技術、用途、はんだ付け、SMTとTHT、窒素の供給についてご覧ください。
プリント基板（PCB）の概要
はんだ付けなど、PCB製造で使用される技術やプロセスについて詳しく見る前に、PCBについてより明確に定義することが重要です。PCBは、ガラス繊維やプラスチックなどの絶縁材料で作られた基板であり、導電経路が含まれています。これらの経路は、銅でできており、コンデンサ、抵抗器、LED、トランジスタなどのさまざまな部品を回路基板に接続します。
また、PCBに何かを追加する前に、基板をステンシルして、サイズにカットする必要があることも言及するのが良いでしょう。また、この段階で、はんだペーストが追加されます。これにより、はんだ付けが行われる前に部品を実装することができます。
では、PCBアセンブリとスルーホール技術（THT）と表面実装技術（SMT）の関連性を説明するために、用途について議論しましょう。さらに、各技術に適用されるさまざまな種類のはんだ付け方法についても説明します。
用途
はじめに述べたように、EV生産ではPCB製造が使用されています。これは、EVや関連インフラには、充電ステーションなどの多くの電子機器が必要とされるためです。EV内では、PCBがバッテリ、モータコントローラ、充電システムを接続しています。また、これらは、エアコンやインフォテインメントシステムなどのシステムを操作するためにダッシュボードでも使用されています。
PCBは、充電ステーションの製造にも使用されます。これに加え、PCBには、他にも多くの用途があります。ヘルスケア、ロボット工学、家電、電力、エネルギーなどがあります。実際、世界ではコネクテッドデバイスが増えており、PCBが大きな役割を果たしています。従来の配線とは対照的に、軽量設計によりほとんどの用途に適応できます。
はんだ付け
適切な種類は、THTとSMTのどちらを使用しているかにより異なります。THTには、一般的にウェーブはんだ付けが使用されます。一方、リフローはんだ付けは、SMTにのみ使用され、この種類が推奨されます。ウェーブはんだ付けとリフローはんだ付けの主な違いは、リフローが約250℃のオーブンで硬化プロセスがあることです。これは、はんだを塗布した後にはんだを硬化させる必要があるためです。
これに対し、ウェーブはんだ付けでは、金属部品を固定するためにPCBをはんだ槽に通過させます。また、経済的ではありませんが、THTを使用したPCBには、選択はんだ付けが使用されることもあります。これは、自動化プロセスによる手はんだ付けというメリットがあります。より精度の高いウェーブはんだ付けと同様に行われます。
技術：SMTとTHT
SMTの生産は、部品をPCBの取り付け穴に導くTHTにほぼ取って代わりました。SMTアセンブリは、半導体業界におけるPCB生産の基本です。
これは、SMTアセンブリでは部品を表面に配置し、リフローはんだ付けを使用して安定性を確保するためです。PCBにエレメントを固定するために穴を開けるよりもはるかに簡単です。以下に、PCB製造でSMTを使用するメリットをいくつかご紹介します。
SMTが、より小型で強力な電子機器に電力を供給するための好ましい方法であり続ける理由を説明しています。以下のメリットは、前述のようにPCBに依存しているEV市場に直接的に当てはまります。
SMTのメリット
- 穴を開ける必要がなく、省スペースで、より小型の電子機器の生産が可能になります。
- 部品をPCBの両側に近接して配置することができます。これにより、よりコンパクトで高密度な回路が可能になります。
- 部品間の接続を、より短く、より直接的にし、処理と通信の高速化が可能になります。
- 回路基板が組立ラインのようにオーブンを通過するため、より迅速なPCB生産が可能になります。
PCBアセンブリプロセス用の窒素
PCBアセンブリには、純粋で清潔な窒素が必要です。ステンシルレーザー切断やはんだ付けに使用されます。窒素が好まれる理由は、その不活性と酸化物特性の低さ（空気やその中に含まれる酸素と比較した場合）です。酸化物は、はんだの特性を損ない、腐食を引き起こす可能性があります。また、窒素は、はんだの流れを良くします。それに加え、窒素は、発熱量が少ないため、電子機器にはより適しています。全体的に見ると、高品質のPCBには有益です。
最適な結果を得るためには、はんだ付けの種類に応じて窒素の純度や流量に注意することが重要です。しかし、PCBアセンブリの企業が最適な供給を保証するための最善の方法は窒素発生装置です。コスト効率と供給管理を実現するだけでなく、一般的に持続可能性も高まります。これは、供給輸送が不要であり、関連する排出を回避できるためです。詳細については、関連記事をご覧ください。
まとめ
世界市場における需要増加に伴い、PCBの製造プロセスは高度化しています。これは、THTに代わってSMTがますます使用されるようになってきていることからもわかります。
上記の情報が、特にはんだ付けにおけるプロセスと窒素の役割を理解する上で役立つことを願っています。一般に、完成した基板とは、すべての部品が適切に取り付けられ、はんだ付けされ、使用可能な状態になっているものを指します。
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