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基板実装や回路設計にかんするwiki記事の自分用の覚え書きです

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クリームはんだ印刷機

クリームはんだ印刷機(クリームはんだいんさつき)とはプリント基板のパッド上にクリームはんだ(はんだの粉末にフラックスを加えて、適当な粘度にしたもの)を塗布するための装置である。スクリーン印刷機(Screen Printer)とも呼ばれる。

概要

表面実装工程ではチップマウンターでプリント基板に電子部品を搭載するが、その前に部品の搭載場所にはんだ塗布を行う装置がクリームはんだ印刷機である。
通常はメタルマスクと呼ばれる、薄さが約100~300ミクロン程度の金属板にプリント基板のパッドに合わせて穴を開けたマスクを用い、印刷機のスキージを使って印刷を行う。
なお、少量生産の基板では人間の手でスキージを動かす手動の装置を使用してはんだ印刷を行うこともある。

主なスキージの種類

ウレタンスキージ

スキージの材料にウレタンゴムを使用したもので、メタルマスクの寿命を長くすることができるが、マスク大開口部でのはんだ転写量が低下してしまう欠点がある。


メタルスキージ


スキージの材料に金属を使用したもので、マスク大開口部でのはんだ転写量に優れているが、メタルマスクの寿命を短くしてしまう欠点がある。

プラスチックスキージ

スキージの材料にプラスチックを使用したもので、メタルスキージと同等のはんだ転写量を確保し、かつメタルマスクの寿命を長くすることができる。
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回路設計

表面実装(ひょうめんじっそう)とは電子部品をプリント基板に実装する方法の一つ。SMT (Surface mount technology) とも呼ばれる。 また、表面実装用の部品をSMD (Surface Mount Device) と呼ぶ。

電子部品のリードをプリント基板の穴に固定する方法(スルーホール実装)に比べて、スペースを取らない。1960年代に開発され、現在では、電子回路を持つほとんどの製品で採用されている。電子部品の実装にはチップマウンター(表面実装機)と呼ばれる専用装置を使うか、極小ロット品や人件費の安い国では、人が直接ピンセットを使っておこなうこともある。

基本的には、クリームはんだ印刷機による基板上へのはんだ印刷(またはディスペンサによる部品搭載位置への接着剤塗布)を行った後にチップマウンターで部品の実装を行い、その後リフロー炉で熱を加えてはんだを溶かし、部品を基板に固定するという流れである。

表面実装 チップマウンター

チップマウンターとは電子部品をプリント基板に配置する装置である。表面実装機(Surface Mounter)とも呼ばれる。
概要

表面実装タイプの電子部品は、はんだ付けの前にプリント基板の表面に電子部品を配置する必要がある。この工程を担当する装置がチップマウンターである。
チップ型の電子部品はリール状にまとめたもので、テープフィーダーと呼ばれる専用の供給装置にセットして自動供給する。また、QFP等の大型部品は専用のトレイに入れられており、それをトレイ供給装置にセットして自動供給する。
はんだ工程の種類により、実装前の処理が異なる。通常はクリームはんだ印刷機と「メタルマスク」と呼ばれるマスクを用いて、プリント基板のランドにクリームはんだを塗った状態で電子部品を配置する。場合によっては、電子部品を接着剤で固定するためにディスペンサと呼ばれる装置での前処理が必要となる。
仕組み

基本的には供給装置から供給された部品を装置のノズルが吸着し、それを基板の目的の場所へ搭載(マウント)するという流れである。この時、部品の搭載精度を高めるために専用の部品認識カメラで測定して補正を行っている(一部メーカーは部品にレーザーを当てて測定している)。
種類

チップマウンターは、主に微小チップを高速に搭載するロータリーマウンターと、様々な部品に対応するモジュラーマウンターとに分かれる。
搭載速度はロータリーヘッドにより部品の吸着と搭載を同時に行うことができるロータリーマウンターが圧倒的に速いが、装置が非常に大型になり設置作業も大変であった。さらに、コンパクトであるが搭載速度が遅かったモジュラーマウンターも最近は各メーカーの工夫により高速化されたためロータリーマウンターのシェアは下がり、昨今ではマウンターと言えばモジュラーマウンターを指すまでに一般化している。

XLサイズ基板実装ライン
        
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