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Dec 25, 2023

つまり、表面実装は怖いのです

Fortunatamente,

幸運にも 1950 年代の自作電子機器に出会うことができた場合は、内部ではコンポーネントがはんだタグで組み立てられており、各コンポーネントには長いリード線があり、シャーシに取り付けられたチューブ用ソケットが取り付けられている可能性があります。 最も農業用のはんだごてで簡単に組み立てられます。

1960 年代または 1970 年代初頭の住宅建築を開いてみると、同じ受動部品がゲルマニウム トランジスタと並んで、奇妙に広く間隔をあけられたストリップボードの穴に取り付けられていたり、分厚い幅広トラックを備えた自家製 PCB があったりするかもしれません。

1970 年代後半から 1980 年代前半までには、もっと見慣れた光景が見られるようになります。 デュアルインライン IC は 0.1 インチ間隔のストリップボード上のスルーホールであり、グラスファイバー基板上には自家製 PCB が登場し始めています。 使いやすく、はんだ付けも簡単です。 おなじみ。 安全。 これは、ほぼ 40 年後もブレッドボードに表示されるものとまったく同じであり、今でも多くのキット メーカーから提供されているものです。

しかし、電子部品の世界の進歩が止まっていないことは誰もが知っています。 表面実装部品の歴史は1960年代にまで遡り、1980年代末から民生機器に登場し始めました。 平方インチあたりのコンポーネントが増え、デバイスがより小さく、より安価になります。 現在では、これらのコンポーネントは至る所に普及しており、これらの新しいコンポーネントはスルーホール バージョンでは提供されないことが増えています。 実験が 741 と 555 に限定されている場合は問題ありませんが、マイクロコントローラー用の新しいセンサーや RF 作業に興味がある場合は、むしろスタイルが窮屈になります。

この開発はさまざまな反応を引き起こしました。 多くの人が新しいメディアを喜んで受け入れており、その結果、Hackaday.io プロジェクト ページは非常に賢い SMD プロジェクトでいっぱいです。 しかし、SMD コンポーネントのサイズが小さいこと、特殊なツールが必要になること、さらには新たに学ばなければならないスキルなどの理由から、SMD に踏み切れない人も少なくありません。 SMD コンポーネントを含むキットを販売すると、キットは気に入っているがスルーホールで入手できることを望む人々からこのような反応が聞かれるため、この記事はそのような人たちに向けたものです。 SMD の取り扱いをわかりやすく説明し、はんだごてを扱えるほぼすべての人が SMD の作業を理解できることを実証します。

おそらくこれは、生涯にわたってスルーホールはんだ付けを行ってきた者にとって、最初の反応となるだろう。 SMD 部品は実際に非常に小さいことが多く、さらに大きなパッケージを備えた部品であっても、初心者がヘッドライトにウサギを当てたようなパニック状態で見ると、リードが猫の毛のように多くて細いように見えることがあります。

しかし、一歩下がって、すべての SMD が同じように作られているわけではないことを理解することが重要です。 それらの中には、砂粒のように小さく、神のような力を持つ者のみが手はんだ付けできるものもありますが、多くのデバイスは、単なる人間にとって十分な大きさの SMD パッケージで入手可能です。

したがって、塵粒サイズのコンポーネントで覆われたボードを見ても心配する必要はありません。 そのレベルの構築を試みることができる人はほとんどいませんが、あなたの筆記者には間違いなくそれができません。 (私たちは、千ピン BGA や 01005 チップ コンポーネントを日常的に手はんだ付けしていると主張するコメント投稿者を期待して待っていますが、そのような主張は証拠がなければ役に立ちません。)

代わりに、自分が扱える SMD パッケージに集中してください。 SMD チップ コンポーネント パッケージは、その寸法に関連する番号で参照されます。 紛らわしいことに、このスキームにはメートル法とインペリアル法の両方が存在しますが、形式は同じで、長さの後に幅が続きます。

PCB と巻尺を備えた上の写真を考えてみましょう。これは Raspberry Pi モデル B+ の下側で、ロボットのピック アンド プレース マシンによって組み立てられています。 実際、コンポーネントの大部分は非常に小さいですが、左下の黒いコンポーネントとして L3 があり、隣接するコンポーネントと比較して大きく見えることに気づくでしょう。 そのパッケージは「1008」で、長さ 0.1 インチ、幅 0.08 インチです。 まだ小さいですが、虫眼鏡の下でピンセットで摘むところを想像してみてください。 それほど悪くないですね。 これまでにもそのサイズ範囲のものをたくさん扱ったことがあると思いますが、SMD パーツは今ではそれほど怖く感じられますか? より大きなコンポーネント (0805、1008、1206) は、驚くべきことに平均的なメーカーの理解の範囲内にあります。

商業環境では、SMD デバイスは機械によって組み立てられます。 接着剤またははんだペーストが基板の関連部分に印刷され、ロボットのピックアンドプレース機がテープパッケージからコンポーネントを取り出し、正しい向きに自動的に配置されます。 その後、基板はリフローオーブンまたはウェーブはんだ付け機で一度にはんだ付けされます。

SMD を初めて使用する場合は、このキットがベンチに転がっているだけである可能性は低いです。 自作のピック アンド プレース マシンや自作のリフロー オーブンは多数ありますが、それらはまだかなり先進的なものであると言っても過言ではありません。

ベンチトップ SMD コンストラクターを対象としたあらゆる種類の市販キットもご覧いただけます。 熱風はんだ付けステーションや従来のアイロン用の SMD ビット、これらはすべて非常に便利ですが、高価です。

良いニュースは、つま先を SMD 水に浸すのにこれらの特別な道具を必要としないことです。 ほぼ確実に、必要なものはすべてすでに揃っていますが、そうでない場合、特に SMD 作業に不足しているものはほとんどありません。 以下のアイテムがあれば準備完了です。

良い光源 。 大型の SMD であっても、依然としてかなり小さいです。 十分な光により、それらをはっきりと見ることができます。 適切な下向きの電気スタンドで十分です。クリアでコントラストの高い表面 。 SMD は見えにくい場合があるため、明るい白い表面上で操作すると役立ちます。 机の上に新しい白いプリンター用紙を置くと、作業に適した場所になります。ハンズフリーでの優れた倍率 。 幸運にも優れた視力を持っていない限り、表面実装コンポーネントを扱うにはまともな拡大鏡が必要です。 スタンドの「補助手」タイプが適しています。非常に小さなマイナスドライバー 。 これは、表面実装コンポーネントをはんだ付けするときに押さえるのに必要です。高品質の精密金属ピンセットのセット 。 これらは、表面実装デバイスを持ち上げ、操作し、裏返すときに必要になります。先端の細いはんだごて 。 従来の 0.1 インチピッチのスルーホールコンポーネントでの使用に適した標準的な先端の細いごてをお持ちであれば、十分な装備が整っているはずです。

とはいえ、考慮に値する特別なツールが 1 つあります。 SMD デバイスを保持しながらはんだ付けするのは、3 人の手を必要とする作業のように思える場合があるため、1 つまたは 2 つのツールがあれば役に立ちます。 幸いなことに、これは自分で構築できるものです。 たとえば、SMD Beak、重り付きアーム、またはスクライブのスプリング クランプのサードハンドを見てください。

SMD 集積回路を見ていると、そのピンが小さすぎて互いに近すぎて、手ではんだ付けするのは不可能であることは容易に想像できます。 答えは、もちろん可能です。別の方法ではんだ付け方法を確認するだけで十分です。

スルーホール IC では、0.1 インチピッチのピンを個別にはんだ付けします。 2 つのピンの間にはんだブリッジを設置することに成功し、はんだ吸い取りポンプや編組を争うことになると、それは大惨事になります。

それに比べて、表面実装 IC では、凡人が各ピンを個別にはんだ付けできる可能性はほとんどないため、試してみることさえしません。 代わりに、余分なはんだを使用して列全体を一度にはんだ付けし、結果として生じる巨大なはんだブリッジをはんだ除去編組で除去することで、非常にきれいでプロフェッショナルな外観の仕事を残すことができます。 表面張力と豊富なフラックスはあなたの味方であり、経験豊富なスルーホールはんだ付け者であれば、はんだ付けスキルが必要になることはほとんどありません。

基板上に押さえて、必要に応じて拡大鏡ではっきりと確認できる場合は、コンポーネントが何であるかは関係なく、はんだ付けできます。 ぜひ試してみてください。きっと自分自身に驚かれるでしょう。

SMD を疑うあなたに、ご自身で SMD を扱う能力があることを納得していただければ幸いです。 次は何？

まずは主題について読んでみましょう。 お気に入りの検索エンジンが提供するはずです。チュートリアルは、Sparkfun、Adafruit、Instructables などから見つけることができます。 ビデオを探してください。YouTube には膨大な数の SMD はんだ付けガイドがあります。

しかし、練習に代わるものはありません。 適度なサイズの表面実装コンポーネントが実装されたスクラップボードを見つけて、再加工してみます。 コンポーネントのはんだ除去は少し難しいかもしれませんが、はんだ接合部を簡単に再加工できるはずです。 集積回路のピンにフラックスを塗り、溶けたはんだの塊をピンに沿って流し、余分な部分をはんだ除去編組で取り除きます。 スクラップボードの良いところは、傷をつけても問題ないので、自分のスキルに満足するまで、これらのテクニックを思う存分練習できることです。

これで、先に進み、最初の SMD プロジェクトを作成する準備が整いました。 よくやった！ 次に何をするかはあなた次第です。 独自の回路を設計して PCB を作成したり、キットを購入したり、ダウンロード可能な PCB ファイルを備えた Hackaday.io で好みの SMD プロジェクトを見つけて独自の SMD プロジェクトを注文したりできます。

何をするにしても、SMD への恐怖を克服できたことを喜び、将来新しいテクノロジーを試すときは列の先頭に立つことを決意してください。