商売道具

Tools of the Trade の前回の記事では、PCB の表面実装部分の検査を終えたところでした。 次のプロセスはスルーホールコンポーネントです。 PCB によっては、順序が若干変わる場合がありますが、一般的には、スルー ホールの作業に移る前にすべての SMT 作業を完了する方が合理的です。

かつてはスルーホールが標準でしたが、小型化や自動化のニーズが高まるにつれ、SMTが支持されるようになりました。 ただし、スルーホール コンポーネントを使用する理由はまだたくさんあるため、完全に廃止されるわけではありません (少なくともすぐには廃止されません)。 THT の最大の利点の 1 つは機械的強度であり、そのため SMT よりもコネクタに適しています。 マイクロ USB コネクタに息を吹きかけて PCB から外したことがある人なら、理解できるでしょう。 では、PCB 上のスルーホール コンポーネントを最も効率的に実装するにはどうすればよいでしょうか。大手企業はどのようにそれを行っているのでしょうか?

これはほとんどの人が始める方法であり、大量生産でも驚くほど一般的です。 関連するツールの 1 つは、はんだ付け中に PCB を保持できる補助手です。 ただし、これらはすぐに扱いにくくなる可能性があるため、次のステップは、PCB の端を保持するレールと溝付きゴム片を備えた専用の PCB 保持ツールです。

ただし、これらの両方に問題が 1 つあります。それは、通常、コンポーネントを一方の面に取り付け、もう一方の面ではんだ付けする必要があるため、PCB を裏返すときにコンポーネントが脱落する傾向があることです。 これを回避するには、リードを挿入するときに（または DIP パッケージの反対側の角を）曲げたり、上面を軽くはんだ付けして仮付けし、反対側で仕上げたりするなど、多くの方法があります。

他の企業は、釘の床によるアプローチや、PCB を裏返して手ではんだ付けするときに部品を所定の位置に保持するフォームなど、より創造的なソリューションを採用しています。

場合によっては、コンポーネントをボードから離す必要があり、ボードから同じ高さにする必要があります。 この場合、1 つのオプションは、1 つまたは複数のリードの周囲にスタンドオフを使用することです。 もう 1 つは、PCB のネガとして機能する治具を設計することです。 これを機械加工または 3D プリントしてから、治具を PCB 上に配置します。 ペアを裏返すと、コンポーネントが正しい高さまで下がり (またはその位置に留まり)、手ではんだ付けできます。

驚くべきことに、スルーホールコンポーネントの配置を自動化するツールがあります。 LED パネルを考えれば、驚くことではないかもしれません。 これらの屋外標識ではスルーホール LED が使用されており、簡単に計算すると、LED の自動配置が必要であるという結論に達します。

一部の LED はテープのストリップで提供されており、機械がテープのリード線を切断し、必要な場所に LED を配置します。 ただし、多くの LED は袋に入っており、ホッパーに置かれ、ホッパーが回転して LED の列を正しい方向に吐き出します。 どちらの場合でも、LED はガントリーに到達し、そこでリード線が切断され、LED が穴に配置されます。 抵抗器または他のアキシャルリードコンポーネントについても同じことが行われます。

コーヒーマグサイズの容器の周囲に発熱体が付いているところを想像してください。 次に棒半田を入れます。 フラックスは使用せず、はんだのブロックだけを使用します。 溶けるまで加熱すると、はんだポットの完成です。 これは、コネクタのピンをはんだ付けするために PCB の端を (完全ではなく、底部だけ) 浸すのに適しています。 はんだポットにはフラックスがないため、最初に PCB をフラックスでコーティングする必要があります。 この方法は、完全に SMT の PCB に接続する必要があるコネクタが 1 つまたは 2 つだけである場合がある、特定のボリュームとサイズに最適ですが、より大きな PCB で多数の接続を行う場合は、ウェーブはんだ付け機を使用します。

余談ですが、はんだポットは、コンポーネント全体を下側から素早く加熱できるため、コンポーネントの過熱の危険性を最小限に抑え、取り外しや洗浄を容易にするため、PCB からコンポーネントを回収するための優れたツールでもあります。

以前に危険な自家製はんだポットについて取り上げましたが、必要に応じて中古品を購入した方がよいでしょう。

ウェーブはんだ付け機は、溶けたはんだをポンプで長いチャネルに押し上げ、細長いはんだの噴水が数ミリメートル上がってきます。 次に、フラックスがコーティングされた PCB の底にちょうど噴水が触れるように、PCB をある種のコンベアに沿って引きずります。すると、波が瞬時にスルーホール パッドとピンに付着し、非常に美しく接続されます。 底部にコンポーネントがなければ、これは簡単に自動化されたプロセスです。 下部にコンポーネントがある場合は、最初にそれらをマスクする必要があります。

ウェーブはんだ付け者とはんだポットの間の私生児がディップはんだ付け者です。 PCB を金属フレーム上に置き、そのフレームを、底部がはんだに接触するまで溶けたはんだシートの上に沈め、その後フレームを持ち上げます。 これはスペースをあまりとらない非常にシンプルなメカニズムですが、ボードの下にフラックスを塗布する必要があります。

スルーホールのための場所はまだあり、量産でも非常に一般的です。 世界は表面実装に向かって進んでいますが、依然としてスルーホールを使用する完全に正当な理由 (特にコネクタと高電力アプリケーション) が存在します。 これは手作業で行うのが特に簡単で、生産規模が拡大するにつれて、それを容易にするツールがいくつかあります。 自家製のウェーブはんだ付けツールはまだ見たことがありません。 はんだポットは、スルーホール部品の大量生産用の DIY ツール程度のものですが、かなり大量の処理に完全に対応できます。