スルーホール技術

スルーホール部品の実装方法の図
スルーホール回路基板

電子工学において、スルーホール技術（「スルーホール」とも綴る）は、部品のリード線をプリント基板（PCB）に開けられた穴に挿入し、手作業による組み立て（手置き）または自動挿入実装機を使用して反対側のパッドにはんだ付けする製造方式である。[ 1 ] [ 2 ]

歴史

1980年代半ばの家庭用コンピュータの回路基板に実装されたスルーホールデバイス。左上にはアキシャルリードデバイス、右上には青いラジアルリードコンデンサが配置されている。

スルーホール技術は、ポイントツーポイント構築などの初期の電子機器組立技術をほぼ完全に置き換えました。1950年代の第2世代コンピュータから1980年代半ばに表面実装技術（SMT）が普及するまで、典型的なPCB上のすべての部品はスルーホール部品でした。PCBは当初片面のみにトラックが印刷されていましたが、後に両面に印刷され、さらに多層基板が使用されるようになりました。部品が必要な導電層と接触するために、スルーホールはメッキスルーホール（PTH）になりました。メッキスルーホールはSMT基板では部品接続に必要なくなりましたが、層間の相互接続にはまだ使用されており、この役割ではビアと呼ばれることが多いです。[ 2 ]

リード

アキシャルリードとラジアルリード

アキシャルリード（上）とラジアルリード（下）の電解コンデンサ

リード線付き部品は、一般的にスルーホール基板に使用されます。アキシャルリードは、典型的には円筒形または細長い箱形の部品の両端から、幾何学的な対称軸上に突出しています。アキシャルリード部品はワイヤジャンパーに似た形状で、基板上の短距離を配線したり、ポイントツーポイント配線の空きスペースを利用して支持なしに配線したりするために使用できます。アキシャルリード部品は基板表面からあまり突出しないため、「横向き」または基板と平行に配置すると、薄型またはフラットな構成になります。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

ラジアルリードは、部品パッケージの両端からではなく、同じ面または側面からほぼ平行に突出する。当初、ラジアルリードは円筒形部品（セラミックディスクコンデンサなど）の半径にほぼ沿うものとして定義されていた。 [ 5 ]時が経つにつれ、この定義はアキシャルリードと対比して一般化され、現在の形になった。基板上に配置されると、ラジアル部品は垂直に「立ち上がる」ため、 [ 3 ] [ 4 ]限られた「基板面積」を占有する面積が小さくなり、多くの高密度設計で有用となる。単一の実装面から突出する平行リードは、ラジアル部品に全体的に「プラグイン性」を与え、高速自動部品挿入（「ボードスタッフィング」）装置での使用を容易にする。

必要に応じて、一方のリード線を「U」字型に曲げてもう一方のリード線に近接し平行にすることで、アキシャル部品を効果的にラジアル部品に変換できます。[ 4 ]熱収縮チューブによる追加の絶縁は、近くの部品のショートを防ぐために使用できます。逆に、ラジアル部品のリード線を可能な限り離し、全長にわたる形状に延長することで、アキシャル部品として使用できます。このような即興的な方法は、ブレッドボードやプロトタイプの構築ではよく見られますが、大量生産設計では推奨されません。これは、自動部品配置機械での使用が困難であることと、完成したアセンブリの 振動と機械的衝撃に対する耐性が低下するため信頼性が低下するためです。

複数のリードデバイス

集積回路のような部品には、数十本以上のリード線やピンがある。

ダイオード、トランジスタ、IC、抵抗パックなど、2 つ以上のリードを持つ電子部品の場合、さまざまな標準サイズの半導体パッケージがPCB 上に直接、またはソケット経由で使用されます。

特徴

プリント基板に穴を開ける際に使用するドリルビットの箱。タングステンカーバイド製のビットは非常に硬いですが、いずれ摩耗したり折れたりします。穴あけは、スルーホールプリント基板のコストのかなりの部分を占めます。

スルーホール実装はSMT技術と比較して強力な機械的接合を提供しますが、追加の穴あけ加工が必要となるため、基板の製造コストが高くなります。また、スルーホール実装では、貫通穴が全層を貫通して反対側まで貫通する必要があるため、多層基板の最上層直下の層における信号トレースの配線領域が制限されます。そのため、スルーホール実装技術は現在、TO-220などの大型パッケージに収められた電解コンデンサや半導体など、より大きな実装強度を必要とするかさばる部品や重い部品、あるいはプラグコネクタや電気機械式リレーなど、高い支持強度を必要とする部品にのみ使用されています。[ 4 ]

設計エンジニアは、ブレッドボードソケットで容易に使用できるため、試作段階では表面実装部品よりも大きなスルーホール部品を好む傾向があります。しかし、高速または高周波設計では、回路機能に悪影響を与える可能性のあるワイヤリードの浮遊インダクタンスと容量を最小限に抑えるために、SMT技術が必要になる場合があります。超小型設計では、設計の試作段階であってもSMT構造が求められる場合があります。

スルーホール部品は、ArduinoやPICAXEなどのマイクロプロセッサを搭載したブレッドボードで回路の試作を行うのに最適です。これらの部品は扱いやすく、手作業ではんだ付けしやすい大きさです。

参照

参考文献

  1. ^電子パッケージング：はんだ実装技術、 KH Buschow 他編、 Encyclopedia of Materials: Science and Technology、 Elsevier、2001 ISBN 0-08-043152-6、2708～2709ページ
  2. ^ a bホロウィッツ、ポール、ヒル、ウィンフィールド (1989). 『エレクトロニクスの芸術』（PDF）（第2版）. ケンブリッジ:ケンブリッジ大学出版局. ISBN 978-0-52137095-0。
  3. ^ a b「コンデンサについて」Beavis Audio Research . 2013年5月16日閲覧。
  4. ^ a b c d「アキシャルリードとは？」 wiseGEEK ：よくあるご質問への明確な回答. Conjecture Corporation . 2013年5月16日閲覧。
  5. ^ a bビロッタ、アンソニー・J. (1985).電子アセンブリにおける接続. ニューヨーク: M. デッカー. p. 205. ISBN 978-0-82477319-9。

さらに読む

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