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2010年4月20日 (火)

SMD部品のはなし

SMD部品とは
[Surface Mount Device]のこと。表面実装部品。対してリード付きのラジアル(垂直挿入実装部品)、アキシャル(水平挿入実装部品)がある。今では抵抗、コンデンサのみならず、インダクタ、トランジスタ、LED、IC、CPU、リレー、表面実装型コネクタなど多くの部品がSMD化されている。これは基板の多層化・微細配線化によって部品挿入孔が必要な部品ではその穴が相対的に大きく邪魔になったこと、挿入実装では裏面が利用できない、スルーホールが少なくなると穴開けコスト・スルーホールコストが下がるので安価に作れるなど、SMD部品が有利になった点が考えられます。
ハード的には
よく1608 ( 1.6mm x 0.8mm)とか 1005(1.0mm x 0.5mm)とか、部品のサイズを称して呼ばれます。手で半田出来るのはこのくらいのレベルまでで、自動実装ではもっと小さいサイズが携帯電話など量産品で多く使われています。半田付けにはクリーム半田を基板上にシルク印刷してその上に部品を実装し、決められた温度シーケンス(最高220度とか 260度とか半田の種類によりますが)で暖め、半田の表面張力を利用して部品をピッタリの位置に実装します。
 注意したいのはチップコンデンサーなど部品の両側に半田端子があり、そこをプリント基板上のパッドに半田で付けるのですが、手半田でこの端子部分を半田ごてでこすったり、力を加えたりすることによって内部積層電極と接触不良になったりすることがあるので、通常のチップコンデンサのメーカーは手半田を認めていないのが多数です。(半田付け指示では電極をこてで触らないように指示しているメーカーもあります)いずれにせよ熟練のテクニシャンでなければ手半田は信頼性を考えると避けたほうが良いでしょう。
 また、高温・低温になるような部分での使用は銅箔、プリント基板の熱膨張を考慮する必要があります。積層タイプのチップインダクタなどは半田付けが悪いと(半田の量が多すぎたり、パッド形状が悪かったりして)温度サイクルで伸び縮みしたとき、その力で割れたりすることがありますので、注意が必要です。
 手半田を許可するメーカーとしてATCがチップコンデンサを販売していますが、かなり高価で入手性も余り良くありませんが高周波ロスの特性など優れています。
ソフト的には
プリント基板作成CADなどでは、メーカー推奨のパッド(端子形状)があるので、それらを使うと共にクリーム半田を印刷するメタルマスクの形状も、ノウハウがあるようで、基板制作・実装するメーカーに問い合わせる必要があります。高速な信号を扱う場合、挿入部品の端子スルーホールは浮遊容量や抵抗を持ちますので、SMD部品を使用すれば避けられますが、パターンの表裏をつなぐビアも高い周波数では思いも寄らぬ浮遊容量やインダクタとして現れます。また、「SMD部品の下にパターンを通したら部品と干渉してノイズが出てしまった」など表面のパターンに近い部品であることからまた違ったノウハウが必要になります。

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