侵入はんだ付けをいつ使用すべきか？

PCB設計における悲しい事実：スルーホール部品はあまり注目されません。これらは古い技術であることが多かったり、PCBに非常に安定した取り付けが必要な機械部品であることがあります。スルーホール部品は、壁のコンセントから出るAC電源を扱う際に、電力エレクトロニクスでよく見られます。

それでも、これらの部品は標準的なSMD部品と共にPCB上に存在する必要があるかもしれません。ボード上のすべてがスルーホールであれば、組み立ては簡単です。すべてを波形はんだ付けを通して終わりです！しかし、同じボード上にSMD部品がある場合、波形はんだ付けを通しても大丈夫でしょうか？

実は、侵入はんだ付け、またはピン・イン・ペーストはんだ付けとして知られる別のオプションがあります。このアイデアは、組み立てプロセスのステップと複雑さを減らすために、スルーホール部品にサーフェスマウントプロセスを拡張することです。

侵入はんだ付けの仕組み

侵入型はんだ付け、またはピン・イン・ペーストはんだ付けの背後にある考え方はシンプルです：はんだペーストをスルーホールパッドの上または周りに印刷し、スルーホールコンポーネントをSMDコンポーネントと一緒にリフローに通します。溶融したはんだペーストがスルーホールを満たし、コンポーネントのピンを取り付けます。

通常、スルーホールコンポーネントのみを搭載した基板を組み立てる場合は、ウェーブはんだ付けを使用します。しかし、現在のほとんどのコンポーネントがSMDであるため、リフローが組み立てで主に使用されるプロセスになりました。では、混在コンポーネントがある場合の代替手段は何でしょうか？以下のいずれかが見つかるかもしれません：

• 全ての部品がリフローされ、スルーホールには侵入型はんだ付けが使用されます

• SMD部品はリフローされますが、大きなスルーホールには手はんだ付けまたは選択的はんだ付けが使用されます

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侵入型はんだ付けプロセスでは、手動でペーストを適用することがステンシルとスキージを使用して行われるか、または自動ペーストディスペンサーを使用してはんだペーストを適用することができます。

侵入型はんだ付けは基本的にスルーホールのためのリフローであるため、スルーホールとSMDの設計ルールの混合が必要です。侵入型はんだ付け用の部品を使用している場合、フットプリントにはペーストマスクの開口部が必要になります。侵入型はんだ付けにはんだペーストを適用する必要がありますが、すべてのコンポーネントにこれを適用しない理由がいくつかあります。

これはスルーホールにペーストマスクの開口部が必要であることを意味しますか？

簡単な答えは「いいえ」です。すべてのスルーホールフットプリントに手動でペーストマスクの開口部を適用する必要はありません。これを適用したい場合はできますが、スルーホールリフローを可能にするためだけにこれを行う必要はありません。組み立て業者が侵入型はんだ付けが最適なプロセスであると判断した場合、Gerberに適切なペーストマスクの開口部を追加できます。

自分でペーストマスクの開口部を追加する場合は、注意してください。これらが大きすぎると、基板の裏側を通じて過剰な侵入が発生する可能性があります。これは、他の部品がペーストマスクの近くにある高密度ボードでは問題となります。ものが本当に密集している場合、近くのマスク開口部が重なり合い、過剰なはんだによるショートサーキットのリスクを生じさせることがあります。

下の画像は、ピンインペーストはんだ付けを使用するコネクタの一例を示しています。この画像は、大きな溶接タブを取り付けるためにコネクタの下側に大量のはんだを含むコネクタのフットプリントを示しています。このタブはコンポーネントの本体に組み込まれています。

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上の画像は3Dでの一群のコンポーネントを示しています。下の画像は、それらのペーストマスク開口部が見える同じコンポーネントを示しています。コネクタの端にあるスルーホールピンは、SMD抵抗器と交差する大きなペーストマスク開口部を持ち、ショートを引き起こす可能性があります

組み立て業者にPCBで侵入型はんだ付けやピン・イン・ペーストはんだ付けを使用してほしい場合は、好ましいプロセスとして組み立て図面にその旨をリクエストできます。彼らは、これが最適なプロセスかどうかについていくつかの意見を返してくるかもしれませんが、確かにリクエストすることはできます。

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