スルー ホール – PCB 設計に依然として関連する理由

電子部品の製造において、PCB はその品質と使いやすさにおいて重要な役割を果たします。 PCB の最終的な機能は、それを作成するために使用される設計に依存します。これから説明するように、広く使用されている 2 つの設計があります:スルーホール技術と表面実装技術です。

この記事の主な焦点はスルーホール技術であり、電子機器の製造でスルーホール技術が普及している理由について詳しく説明します。

1.スルーホール技術とは

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する実装技術です。ここで、これらのピンは、ボードの反対側のパッドに下からはんだ付けされます。この技術は通常手作業で行われますが、挿入マウント マシンで行われることもあります。この技術は 1980 年代後半まで繁栄し、表面実装技術 (SMT) がそれを抑えました。表面実装の導入により、スルーホールは時代遅れになると予想されていました。それでも、数多くの独特の利点と信頼性により、時の試練に耐えてきました.

2.スルーホールリード

スルー ホールを使用する PCB には、ラジアル リードまたはアキシャル リードの 2 種類のワイヤ リードがあります。

2.1.軸

アキシャル リードは、ワイヤ ジャンパーと形状が似ており、PCB の箱型または円筒型コンポーネントの先端から突き出ています。これらの突起は、ほぼ完璧な幾何学的な対称軸を形成します。それらは突出していますが、PCB の表面からあまり上にないため、下に置くと平らになります。

アキシャル リードは一般に、PCB 上の短い距離をブリッジするために使用されますが、オープン スペースではサポートされないポイント ツー ポイント配線にもまたがります。

2.2.ラジアル

放射状の名前は、コンポーネントから表面基板へのリードの平行投影に由来し、放射状のリードはパッケージの端と同期しています。以前は、突き出た円筒状コンポーネントの半径の形状をとっていたため識別されていましたが、後に軸方向のリードによりこの定義が無効になりました。

オンボードでは、ラジアル コンポーネントは 90 度の角度で構成されており、アキシャル リードよりもフットプリントが小さくなっています。また、並列構成によりプラグインの性質も備えているため、より高速な自動化が必要なコンポーネントで使用するためのかなりの選択肢となります.

3.スルーホールはんだ付け

はんだ付けは、エレクトロニクスの世界に足を踏み入れるために必要なスキルの 1 つです。何を交換する必要があるか、どこで PCB ボードを使用するかを知ることは非常に重要です。ただし、スルーホール技術を使用する基板の修理に関しては、かなりの精度が必要です。

3.1.高度な PTH

指先で必要なはんだ付けスキルを持っていると仮定すると、はんだ付けに高度な PTH 技術を選択できます。学ぶ必要のある重要なヒントをいくつか見ていきましょう。

1. はんだの流れを制御する方法を学びます。このスキルは最初に習得するものですが、時間と練習を重ねることで習得できます。

2. はんだごてのさまざまなチップの使用方法と制御方法を学びます。これは、さまざまなアプリケーションに個別のヒントが必要であり、それらの使用方法を知っておく必要があるためです.

3. 使用するガンを決めたら、リードとパッドを加熱し、はんだが基板の穴にスムーズに流れるようにします。

4. はんだごてを冷ますと、接続の準備が整います。

5. この手法は、2 つのスルーホール間にブリッジを作成するときにも使用できます。

3.2.クリーニング

はんだ付けを行ったら、それをきれいにする方法を知ることが重要です。私たちは何をきれいにしますか？そうですね、鉛フリーはんだを扱うときは、PCB をフラックスで台無しにする傾向があります。このフラックスは、はんだごて自体から、または誤った接続を避けるために意図的にフラックスを適用することを選択した場合に使用できます。では、どうすればよいでしょうか?

最良かつ推奨される方法は、小さな歯ブラシを使用して、イソプロピル アルコールを浸すかスプレーしてボードをブラッシングすることです。しかし、多くのボードで作業していて、フラックスがボード上で乾燥するリスクがある場合は、クロックポットに蒸留水を入れることができます.蒸留水は、回路内に不純物がないことを保証します。

4.スルーホール技術の利点

スルーホール技術は、繰り返し使用されてきたにもかかわらず印象的であり、新しい技術がそれに取って代わる可能性があります。表面実装よりも望ましい技術である理由は何ですか? PCB 設計に対するこの技術の利点を見てみましょう。

4.1.頑丈

スルーホール コンポーネントは、層内の安全な接続を必要とする製品に関しては、その耐久性と有効性が真の金鉱であることが証明されています.

したがって、このテクノロジを使用して PCB ボードで作業している場合、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付くでしょう。スルーホール コンポーネントは、PCB にはんだ付けされるだけの SMT コンポーネントと比較して、基板を貫通するときに強化されます。

この側面により、それらは極端に変化する条件に耐えることができるため、軍事および航空宇宙の電子機器で一般的に使用されています.

4.2.より強力な機械的結合

スルーホール技術は、組成が重くかさばるコンポーネントに最適です。通常の表面実装技術ではこれらの電子機器に提供されない、PCB で機械的により強力な結合が必要なため、これは重要です。

4.3.より簡単なプロトタイピング

スルーホール技術を使用すると、設計者は手動での交換と調整機能が便利になるため、簡単に作業できます。スルー ボードは、プロトタイピングに不可欠なブレッドボード ソケットも使用します。

5.スルーホール技術に関する制約

スルーホール技術はユニークで魅力的な技術ですが、表面実装後でもまだいくつかの欠点があります。この技術は、ワイヤ リードの静電容量とインダクタンスに小さな浮遊容量が必要な高速コンポーネントには実用的ではありません。

5.1.より多くのボードスペースを占有

スルー ホール技術を選択すると、多くのボード スペースがワイヤ リードのロッジに対応する必要があり、より大きな PCB に投資する必要があります。より大きな PCB は、すべての配線を最小限に抑え、ボードを一般的に実行可能なサイズに切断するという本質を減らします。

6.表面実装技術 (SMT)

表面実装技術は常にスルー ホールに関連付けられていますが、それらは一意に異なります。この技術は、はんだ付けによってコンポーネントのリードを直接配置することで機能し、穴あけは一切行われません。スルーホールとは異なり、この技術は設計者にとって非常に簡単に作成できます。以前のすべての電子機器を製造および製造するための比較的低価格のため、革命的でした。ほとんどがこのテクノロジーを採用できるようになりました。

結論

現状では、2 つのデザインは常に完成しているように見えますが、どちらも電子機器の製造に広く使用されています。スルーホールボードの修理とはんだ付けに関しては、前述のように、リードのピンがしっかりとはまり、はんだ付けされるコンポーネントをしっかりと把握できるように、多くの精度が必要です。 .これは最終的に、電子愛好家としてのあなたの欲求や、あなたが扱っている電子機器の種類につながります.