2024年7月5日

PCBのスルーホール技術(THT)とは

プリント回路基板 (PCB) は、現代の電子機器の基盤です。電子部品を接続し、機能回路を作成するためのプラットフォームを提供します。PCB 上に部品を組み立てる主な方法は、スルーホール技術 (THT) と表面実装技術 (SMT) の 2 つです。

SMT が普及しているにもかかわらず、THT は多くの分野で依然として重要です。THT は、高い信頼性と機械的強度を必要とする製品でよく使用されます。たとえば、航空宇宙および軍事用電子機器では、堅牢な接続のために THT が使用されています。

THT は、メンテナンスと修理が標準となっている業界で大きな利点を提供します。コンポーネントは簡単に交換または変更できるため、長期的な機能性と信頼性が保証されます。

要約すると、スルーホール技術は単なる過去の遺物ではありません。スルーホール技術は、SMT では必ずしも提供できない信頼性、耐久性、シンプルさを提供し、現代の電子機器において重要な役割を果たしています。

スルーホール部品と表面実装チップを備えた PCB

スルーホールテクノロジー (THT) とは何ですか?

スルーホール技術 (THT) は、プリント回路基板 (PCB) に電子部品を取り付ける方法です。THT の部品には、PCB に開けられた穴を通過するリードまたはピンがあります。 

これらのリードは反対側のパッドにはんだ付けされており、安全な機械的および電気的接続を実現しています。THT コンポーネントは信頼性と耐久性に優れていることで知られており、さまざまな用途に最適です。

PCBアセンブリの基礎について詳しくは、 PCB アセンブリプロセスについて知っておくべき基本的な事項.

THTの歴史的背景と発展

THT は、20 世紀半ばから電子アセンブリの基礎となっています。THT が開発される前は、回路の配線は手作業で行われることが多く、手間がかかり、エラーが発生しやすかったです。THT は、より一貫性と信頼性の高い接続を可能にし、業界に革命をもたらしました。

初期の頃は、THT が部品実装の主な方法でした。これにより、電子機器の大量生産が可能になり、コストが大幅に削減され、パフォーマンスが向上しました。 

長年にわたり、THT コンポーネントは進化し、材料と製造技術の改良により信頼性と使いやすさが向上しました。

新しい技術の登場にもかかわらず、THT はさまざまな用途で依然として不可欠な存在です。THT の開発は現代のエレクトロニクスへの道を開き、新しい方法の基礎を提供しました。

表面実装技術(SMT)との比較

THT では PCB の穴にリード線を挿入しますが、表面実装技術 (SMT) ではコンポーネントをボードの表面に直接配置します。 

SMT は、より小型でコンパクトな設計を可能にするため、人気が高まっています。コンポーネントを PCB の両面に配置でき、組み立てプロセスがより高速かつ効率的になります。

ただし、THT には SMT に比べていくつかの利点があります。THT 接続は一般的に堅牢性と信頼性が高く、機械的ストレスが高い環境や極端な温度環境に適しています。たとえば、航空宇宙や軍事用途では堅牢性から THT が好まれることが多いです。

さらに、THT は手作業による組み立てやプロトタイプ作成が簡単です。コンポーネントが目立ち、扱いやすいため、教育目的や趣味のプロジェクトに適しています。

まとめると、THT と SMT はどちらも独自の利点を持っています。THT は信頼性と使いやすさに優れていますが、SMT は効率性と、より小型で複雑なデバイスを製造できる能力に優れています。両方のテクノロジーを理解することは、各アプリケーションに適切な方法を選択するために不可欠です。

スルーホール技術を使用してグリーン PCB をはんだ付けする人

THTコンポーネントの種類

スルーホール技術(THT)には、特定の機能と特性を持つさまざまなコンポーネントが含まれます。これらのコンポーネントを理解することは、信頼性が高く効率的な電子回路の設計と組み立てに役立ちます。PCBコンポーネントの詳細については、 一般的に使用される PCB コンポーネントと機能.

電子部品

抵抗器

抵抗器は最も一般的な THT コンポーネントの 1 つです。抵抗器は、特定の抵抗値を提供することで回路内の電流の流れを制御します。これにより、電圧と電流のレベルを管理し、回路が正しく機能することを保証します。詳細 PCB 上の抵抗器を読み取るにはどうすればいいですか?

コンデンサ

コンデンサは電気エネルギーを蓄え、放出します。回路のフィルタリング、平滑化、タイミングのアプリケーションには欠かせません。THT コンデンサには、電解コンデンサやセラミックコンデンサなど、さまざまなタイプがあり、それぞれ異なる目的に適しています。

インダクタ

インダクタは、電流が流れると磁場にエネルギーを蓄えます。フィルタリングやチューニング回路で使用され、信号周波数の管理やノイズの低減に役立ちます。

ダイオード

ダイオードは電流を一方向にのみ流します。交流 (AC) を直流 (DC) に変換する整流に不可欠です。THT ダイオードは信頼性が高く、さまざまな回路に簡単に組み込むことができます。

集積回路 (IC)

集積回路 (IC) 数百または数千の個別の電子要素を含む複雑なコンポーネントです。単純な論理演算から複雑な信号処理まで、さまざまな機能を実行します。

デュアルインラインパッケージ(DIP)

浸漬 THT の IC の一般的なパッケージ スタイルです。これらのパッケージには、PCB の穴に挿入された 2 列の平行ピンがあります。取り扱いやはんだ付けが簡単なため、プロトタイピングや教育プロジェクトに最適です。

その他の一般的な IC パッケージ

その他のTHT ICパッケージ DIP の他に、SIP (シングル インライン パッケージ) と ZIP (ジグザグ インライン パッケージ) があります。これらのパッケージは、さまざまなアプリケーションに合わせてさまざまなピン構成とサイズを提供します。

モジュール

モジュールは、複数のコンポーネントを 1 つのパッケージに組み込んだ、より大きなアセンブリです。複数の機能を 1 つのユニットに組み合わせることで、回路の設計と組み立てが簡素化されます。

LEDディスプレイ

LED ディスプレイは、多くのデバイスで視覚的な出力に使用されます。数字、文字、グラフィックを表示できます。THT LED ディスプレイは堅牢で、シンプルなインジケーターから複雑なディスプレイまで、プロジェクトに簡単に統合できます。

パワーモジュール

電源モジュールは回路内の電力を管理および分配します。電圧レギュレータ、変圧器、整流器などのコンポーネントが含まれます。THT 電源モジュールは、安定した信頼性の高い電力供給を確保するために不可欠です。

その他の大型コンポーネントアセンブリ

その他の THT モジュールには、リレー モジュール、センサー モジュール、通信モジュールなどがあります。これらのアセンブリは、さまざまなコンポーネントを組み合わせて特定のタスクを実行するため、複雑な回路設計に便利です。

これらの THT コンポーネントを理解することで、プロジェクトに適した部品を選択することができます。シンプルな趣味のプロジェクトでも、複雑な産業システムでも、THT コンポーネントは信頼性と使いやすさを提供します。

コンポーネントリード付きスルーホールアセンブリの図

THTの組み立て方法

スルーホール技術 (THT) コンポーネントは、さまざまな方法でプリント回路基板 (PCB) に組み立てることができます。主な 2 つの方法は、手動はんだ付けとウェーブはんだ付けです。それぞれにプロセス、用途、利点があります。

手はんだ付け

過程説明

手作業によるはんだ付けは、THT コンポーネントを組み立てるための簡単で実践的な方法です。手順は次のとおりです。

  1. コンポーネントの配置まず、THT コンポーネントを PCB 上のあらかじめ開けられた穴に配置します。
  2. はんだ付け: はんだごてで PCB 上のコンポーネントのリードとパッドを加熱します。はんだを塗布して接続を形成します。はんだが溶けて、コンポーネントのリードとパッドが結合します。
  3. 検査: はんだ接合部が滑らかで光沢があることを確認します。これは接続が良好であることを示します。

用途と利点

手動はんだ付けは次のような場合に最適です。

  • プロトタイピング: 新しい回路設計の作成とテストに最適です。
  • 小ロット生産: 自動化プロセスがコスト効率が良くない少量生産に役立ちます。
  • 修理と改造: コンポーネントの取り外しと交換が簡単に行えます。

手動はんだ付けの利点は次のとおりです。

  • 柔軟性: 変更や調整が簡単に行えます。
  • 低コスト: 最小限の装備が必要です。
  • アクセシビリティ: 趣味人、教育者、小規模製造業者に最適です。

ウェーブはんだ付け

過程説明

ウェーブはんだ付けは、大量生産向けに設計された自動化プロセスです。その仕組みは次のとおりです。

  1. 準備: コンポーネントは、手動または機械によって PCB の穴に配置されます。
  2. フラックス塗布: PCB の表面を洗浄し、はんだ付けの準備を整えるためにフラックスを塗布します。
  3. 予熱: はんだ付けの準備として PCB を加熱します。
  4. はんだウェーブ: PCB は溶融はんだの波の上を通過します。はんだは露出した金属表面に付着し、コンポーネントのリードと PCB パッドを接続します。
  5. 冷却: PCB を冷却してはんだ接合部を固めます。

用途と利点

ウェーブはんだ付けは次のような場合に最適です。

  • 大量生産: 大量の PCB を効率的に処理します。
  • 一貫した品質: 均一で信頼性の高いはんだ接合を保証します。
  • 複雑なアセンブリ: 多数の THT コンポーネントを搭載したボードを管理できます。

ウェーブはんだ付けの利点は次のとおりです。

  • 効率: 多数の PCB を迅速に処理します。
  • 信頼性: 一貫した高品質のはんだ接合部を生成します。
  • スケーラビリティ: 生産規模の拡大に適しています。

THT アセンブリでは、手動はんだ付けとウェーブはんだ付けの両方が使用されます。適切な方法は、量、複雑さ、予算などのプロジェクト要件に基づいて選択されます。 

それぞれの方法により、THT コンポーネントが PCB に安全かつ確実に取り付けられ、目的の用途に使用できるようになります。

さまざまな電子部品を搭載した緑色の PCB のクローズアップ

スルーホール技術の利点

スルーホール テクノロジー (THT) にはいくつかの利点があり、さまざまなアプリケーションで好まれる選択肢となっています。これらの利点には耐久性、信頼性、使いやすさなどがあり、THT コンポーネントは多用途で信頼性の高いものとなっています。

耐久性

機械的強度

THT の主な利点の 1 つは、その優れた機械的強度です。THT コンポーネントのリードは PCB を通過し、反対側ではんだ付けされるため、堅牢な接続が実現します。 

この物理的な結合により、THT コンポーネントは振動や物理的衝撃などの機械的ストレスに対して高い耐性を持ちます。この強度は、デバイスが乱暴に扱われたり、厳しい条件にさらされたりする可能性がある用途では重要です。

過酷な環境への適合性

THT コンポーネントは、過酷な条件の環境に適しています。パフォーマンスを犠牲にすることなく、高温、高湿度、その他の厳しい要因に耐えることができます。そのため、THT は、耐久性と信頼性が極めて重要な航空宇宙、軍事、産業用途に最適です。

耐久性のあるPCBの詳細については、 大量生産PCBの利点と用途.

信頼性

重要なアプリケーションのための高い信頼性

THT コンポーネントは、高い信頼性で知られています。PCB を通してリード線をはんだ付けすることで形成される安全な接続により、コンポーネントがしっかりと固定されます。この信頼性は、故障が許されない重要なアプリケーションにとって不可欠です。 

たとえば、医療機器や安全システムでは、THT コンポーネントによって提供される堅牢な接続により、一貫性と信頼性の高いパフォーマンスが確保されます。

使いやすさ

簡単な組み立て工程

THT コンポーネントの組み立てプロセスは簡単です。穴にリード線を通し、はんだ付けするのはシンプルで直感的です。このシンプルさにより、THT は趣味人からプロまで、さまざまなユーザーにとって最適な選択肢となっています。 

最小限のトレーニングと設備しか必要としないため、電子回路の構築や修理に興味のある人なら誰でも利用できます。

プロトタイピングや教育目的に最適

THT は、プロトタイピングや教育目的に特に役立ちます。THT コンポーネントはサイズが大きいため、取り扱いや作業が簡単です。この使いやすさは、電子工学を学ぶ初心者にとって価値があります。 

学生は接続を簡単に確認して理解できるため、回路設計の基礎を習得するのに役立ちます。さらに、THT を使用すると、プロトタイプをすばやく簡単に変更できるため、設計者は回路を効果的にテストして改良することができます。

抵抗器と部品を備えた緑色の PCB のクローズアップ

スルーホール技術の応用

スルーホール技術(THT)は、その独自の利点により、さまざまな分野で利用されており、信頼性、耐久性、取り扱いの容易さが重要となる用途に最適です。

航空宇宙および軍事

航空宇宙および軍事用途では、信頼性と耐久性が最も重要です。これらの分野の機器は、過酷な条件下でも完璧に動作する必要があります。 

THT コンポーネントは、高い振動、衝撃、温度変化に耐えられる堅牢な機械的接続を備えているため選択されます。 

たとえば、航空電子システムや防衛機器では、THT により、過酷な環境でも長期間にわたって電子接続が損なわれず機能し続けることが保証されます。この信頼性は、航空宇宙および軍事作戦の安全性と有効性にとって非常に重要です。

産業機器

産業環境では、堅牢で保守しやすいシステムが求められます。機械や設備は厳しい使用条件にさらされることが多く、過酷な操作に耐えられるコンポーネントが必要です。 

THT コンポーネントは、物理的に強固な接続と機械的ストレスに対する高い耐性を備えているため、このような環境に最適です。THT コンポーネントは、工場や産業プラントの制御システム、電源、重機に使用されます。 

耐久性が高いため、頻繁な修理の必要性が減り、継続的な運用が保証され、ダウンタイムが最小限に抑えられます。さらに、THT コンポーネントの交換が容易なため、メンテナンスが簡単でコスト効率に優れています。

工業用途については、 産業オートメーション PCB アセンブリ.

教育および趣味のプロジェクト

THT は、取り扱いが簡単でプロトタイピング機能を備えているため、教育プロジェクトや趣味のプロジェクトで人気があります。学生や趣味の人にとって、THT コンポーネントはより目立つため、操作が簡単で、学習プロセスがより身近になります。 

THT は、教育現場での実践的な経験を通じて、学生が基本的な電子工学の原理を理解するのに役立ちます。簡単な回路の構築、はんだ付けの学習、さまざまなコンポーネントの実験などのプロジェクトは、THT を使用すると管理しやすくなります。

趣味人にとって、THT はカスタム電子プロジェクトの作成に最適です。組み立てプロセスが簡単なため、プロトタイプを素早く作成し、簡単に変更できるため、クリエイターはアイデアを効率的に実現できます。

スルーホール PCB と SMT PCB の比較

THT 対 SMT

スルーホール技術 (THT) と表面実装技術 (SMT) は、プリント回路基板 (PCB) 上に電子部品を組み立てる 2 つの主要な方法です。 

それぞれに利点があり、さまざまなアプリケーションに適しています。違いを理解することで、プロジェクトに適したテクノロジーを選択することができます。

サイズと重量

部品サイズと重量の比較

THT と SMT の最も大きな違いの 1 つは、コンポーネントのサイズと重量です。

  • THTコンポーネント

THT コンポーネントは、PCB を通過する長いリード線があるため、一般的に大きくて重くなります。そのため、取り扱いが容易で、サイズが制約されないアプリケーションに最適です。

  • SMTコンポーネント

SMT コンポーネントははるかに小型で軽量です。穴をあける必要がなく PCB の表面に直接取り付けられるため、よりコンパクトで軽量な設計が可能になり、スマートフォン、ラップトップ、ウェアラブル テクノロジーなどの最新の高密度電子機器にとって非常に重要です。

組み立ての複雑さ

組立技術と設備の違い

THT コンポーネントと SMT コンポーネントの組み立てプロセスも大きく異なります。

  • THTアセンブリ

THT アセンブリは、手動でも自動ウェーブはんだ付けでも行うことができます。手動アセンブリは簡単で、高度な機器を必要としないため、小規模生産や試作に適しています。 

大量生産に使用されるウェーブはんだ付けでは、溶融はんだの波の上に PCB を通過させて部品を取り付けます。このプロセスは SMT よりも簡単ですが、小型部品の場合は効率が悪くなります。

  • SMTアセンブリ

SMTアセンブリ より複雑で、ピックアンドプレース機、リフロー炉、検査システムなどの高度な機械が必要です。部品は PCB表面 リフロープロセスを使用してはんだ付けします。 

この方法は大量生産に非常に効率的で、PCB の両面に部品を配置できます。ただし、初期セットアップ コストと設備が高価であるため、少量生産には適していません。

さまざまなアプリケーションへの適合性

SMT よりも THT を選択する場合と、その逆の場合

THT と SMT のどちらを選択するかは、プロジェクトの特定の要件によって異なります。

  • THTを選ぶべき時:

耐久性は重要THT は、航空宇宙、軍事、産業機器など、機械的な強固な結合を必要とする用途に最適です。

修理の容易さTHT コンポーネントは交換や修理が容易なため、プロトタイプ、教育プロジェクト、メンテナンスの多いアプリケーションに適しています。

高い電力要件THT は接続が堅牢であるため、高電力および高電圧コンポーネントの取り扱いに適しています。

  • SMTを選択する場合:

スペースは限られていますSMT は、スマートフォンやタブレットなどの民生用電子機器に不可欠なコンパクトで軽量な設計に最適です。

大量生産SMT の自動組み立てプロセスは大規模生産に非常に効率的であり、コストと時間を削減します。

高周波アプリケーションSMT コンポーネントはリードが短いため、インダクタンスと抵抗が低減され、高周波アプリケーションに適しています。

スルーホールリード付きのグリーン PCB を検査する人

結論

スルーホール技術 (THT) は、エレクトロニクスにおいて重要な役割を果たし続けています。その重要性と用途はさまざまな業界に及び、その永続的な価値と汎用性を強調しています。

THT は、プリント回路基板 (PCB) 上に電子部品を組み立てるための基本的な方法です。耐久性に優れていることから、機械的な強固な接合と高い信頼性が求められる用途に最適です。 

THT は取り扱いと組み立てが簡単なため、教育目的や趣味のプロジェクトに最適で、初心者でも簡単に電子工学を学び、実験することができます。

結論として、スルーホール テクノロジーは PCB アセンブリの基礎であり、比類のない耐久性、信頼性、使いやすさを提供します。 

さまざまな業界での継続的な関連性はその重要性を強調しており、THT が今後何年も電子アセンブリの重要なコンポーネントであり続けることが確実です。

によって書かれた記事 アリス・リー