SMTとSMDの違いは何ですか？

紹介

電子産業は、小型化、自動化、高性能化へと常に進化しています。現代の電子製造分野では、生産プロセスにおいてSMT（Surface Mount Technology：表面実装技術）とSMD（Surface Mount Device：表面実装デバイス）という二つの主要なテーマがあります。新しい家電製品の設計、最先端の医療機器の開発、あるいは電子製造技術の研究に携わっているかに関わらず、SMTとSMDの違いを正確に理解することは極めて重要です。本記事では、これらの重要な技術用語について詳細に分析し、それらがどのように相乗的に作用することで現代の電子製造において不可欠なプロセスとなっているのかを理解するお手伝いをします。

なぜSMTとSMDの違いが重要なのか

SMTとSMDの違いを明確に理解することで、製造プロセス全体をより効率的で費用対効果が高く、信頼性の高いものにすることができます。これらの用語を混同すると、高価な調達ミスや設計エラー、エンジニア、経営陣、製造業者間の不適切なコミュニケーションにつながる可能性があります。

本稿では、SMTが電子機器の製造で使用されるプロセスであるのに対し、SMDはそのプロセスを使って実装される電子部品を指すことを解説し、さらに踏み込んでヒントや実際の例、実用的な表も提供します。

電子工学の世界：THTからSMTおよびSMDへの進化

SMTとSMDの根本的な違いを理解するには、ここ数十年における電子機器製造の状況の変遷をまず理解しなければなりません。

スルーホール技術（THT）：出発点

スルーホール技術（THT）はかつて電子製造業界の標準的なプロセスでした。この技術では、部品のリードをプリント基板（PCB）上の穴に挿入し、基板の反対側のパッドに半田付けします。その主な特徴は以下の通りです。

• 部品サイズ：THT部品は一般的に体積が大きい。
• 機械的強度：堅牢な接続を提供するため、大型または高電力部品に適している。
• 手作業での組立の容易さ：プロトタイプや極小ロット生産に最適。
• 技術的制限：小型化、自動化および高密度設計の発展を妨げる。

SMTおよびSMD技術の台頭

電卓や民生用電子機器が小型化に向かって進化するにつれ、電子部品をプリント基板の表面に直接実装できる組立プロセスが求められるようになりました。これにより、表面実装技術（SMT）が広く採用され、表面実装デバイス（SMD）が開発されるようになりました。

SMTは以下の進歩により電子産業を変革してきました：

• 電子部品を基板表面に直接実装可能にすること
• 小型部品の使用を支援すること
• 高速実装マシンによる自動化生産を促進すること
• コスト効率が高く、大量の基板組み立てを実現すること

とは SMT ? サーフェスマウント技術の理解

SMTとは製造プロセスを指す

表面実装技術（SMT）は、従来のスルーホール技術に代わり、電子部品をプリント基板に高速かつ直接実装することを可能にする製造プロセスです。この技術により、部品密度が高まり、よりコンパクトで軽量な製品が実現され、生産速度も大幅に向上します。

SMT技術の概要：

• SMT工程の特徴：基板表面に直接部品を実装可能。
• SMT装置の構成：高速ペースト印刷機、マウンタ、リフロー炉、自動検査システムを含む。
• SMT技術の利点：スルーホール技術と比較して、より高い基板密度、完全な自動生産、優れた拡張性を実現。

SMTは部品の高密度実装を可能にします

穴あけ工程への依存を減らすことにより、SMT製造ではPCBの両面を使用でき、設計者はより小型のスペースに多くの機能を搭載できるようになります

SMTプロセスフロー

表面実装技術（SMT）プロセスフロー：専門的で迅速かつ高度に自動化された工程

• ペースト状ハンダ印刷： カスタム製のステンシルを使用して、はんだペーストをPCBパッドに塗布する。
• コンポーネント配置： 高速SMTマシン（ピックアンドプレース）が、はんだペースト塗布済みパッド上にSMDを正確に配置する。
• リフローはんだ付け： 基板は制御されたオーブン内を通過し、そこではんだペーストが溶融して強固で信頼性の高い接合部を形成する。
• 自動光学検査（AOI）： SMT装置は、タブストーン現象、部品の欠落、または位置ずれなどの欠陥をスキャンします。
• 機能試験およびインサーキットテスト： すべての回路が仕様どおりに動作することを保証します。

SMTが最適な選択となる状況

• 家電製品（スマートフォン、タブレット、ウェアラブル機器）。
• 産業用制御および電源管理（高密度で高信頼性が求められる回路）。
• 自動車、航空宇宙、医療機器（軽量かつ信頼性の高いSMT基板が不可欠）。

SMDとは何か？表面実装デバイスについて解説

SMDとは電子部品のこと

表面実装デバイス（SMD）とは、プリント基板の表面に直接実装されるよう設計された電子部品です。リード線の長いスルーホール部品とは異なり、SMDは非常に小型でコンパクトな構造を持っています。この革新的な設計により、電子産業における小型化と効率向上のトレンドを推進する上で極めて重要な要素となっています。

SMD部品のサイズ

SMD部品のサイズにより、はるかに高い回路密度が実現できます。一般的な型番には0402、0603、0805があります（これらはインチまたはミリメートル単位の寸法を示しています）。

SMD：SMTで使用される標準的な部品

SMDはほぼすべての種類の電子部品として存在します：

• SMD抵抗器およびコンデンサ（チップセラミックコンデンサを含む）。
• インダクタ、ダイオード、トランジスタ。
• LED、発振器、クリスタル。
• 集積回路（IC）：SOP、QFP、QFN、 バイアス .

SMTとSMDの主な違い

SMTとSMDの違いを理解するためには、設計および製造の観点から明確で専門的な定義と分析が必要です。

SMT対SMD：定義と使用法

• SMT（Surface Mount Technology）：電子部品をプリント基板の表面に直接実装するプロセスまたは技術を指します。
• SMD（Surface Mount Device）：SMDは使用される部品の種類を表すものであり、一方でSMTは実施されるプロセスまたは技術を構成します。
• SMTライン上のSMDは、自動化された高速機械によって実装およびはんだ付けされます。

SMD対SMT：明確な違い

SMT間の主な違い

SMT（表面実装技術）は製造プロセスおよび迅速かつ効率的なアセンブリ方法を指し、SMD（表面実装デバイス）はこのプロセスで実装される部品を意味する。

SMT技術は電子部品を基板に直接実装することを可能にするものであり、SMDは基板表面に直接実装可能な電子部品そのものを指す。

SMT技術により、SMD電子部品がコンシューマー電子機器、軍事、医療、自動車、産業用機器などの分野で広く応用されている。

SMD技術は主に部品の種類やパッケージ仕様に関わるものであるのに対し、SMT技術は実装プロセス、生産装置およびその技術的利点を包括的に扱う。

なぜこれが重要なのでしょうか？

• PCB組み立てプロジェクトの計画を最終決定する際、SMTおよびSMDの概念を正しく理解していないと、部品表（BOM）の誤り、SMT製造業者との意思疎通の齟齬、または不適切な部品の調達を招く可能性があります。
• SMTとSMDの違いについて正確かつ専門的に理解することは、電子機器製造プロセスにおける効果的なコミュニケーションを確保し、プロジェクトの品質保証を確実にする上で重要です。

SMT工程フローおよびSMT装置

電子部品を基板に直接実装すること

表面実装技術（SMT）の工程フローは、専用のSMT装置と高度に設計された材料が協調して使用されるよう、正確に設計された標準化された生産手順です。

ステップバイステップのSMT工程

1. ペースト半田の塗布：

• ペースト半田は、専用設備を用いて基板に正確に位置合わせされた金属ステンシルを通じて、基板のパッドに塗布されます。
• 技術的なヒント：ステンシルの厚さおよび開口部の設計は、仕様書に従って製造され、SMD部品の寸法と一致させて、パッド全体にペースト状のはんだが完全に塗布されるようにする必要があります。

2. 部品実装：

• ピックアンドプレース機械は、はんだペーストが塗布された基板上のパッドにSMD部品を高速かつ正確に実装します。部品は、自動工程に最適化されたリールまたはトレイから供給されます。
• SMT装置には高精度カメラが搭載されており、各SMD部品を実装する前に正確に位置合わせを行います。

3. リフローはんだ付け：

• 組み立てられた基板は温度管理されたリフロー炉を通過し、加熱によってはんだペーストが溶け、冷却時に固化することで、部品とパッドの間に永久的な接続が形成されます。

4. 検査およびテスト：

• 自動光学検査（AOI）システムは、部品の実装精度、短絡、部品の欠落などの欠陥を検査します。
• X線検査は、特殊なパッケージ部品（特にBGAなどのリードレスパッケージ）に利用できます。
• 基板の性能検証には、インサーキットテストおよび機能テストが採用されます。

SMT設備の概要

• ステンシルプリンタ：高速かつ高精度なはんだペーストの塗布を実現します。
• ピックアンドプレース機：高速で正確な部品実装を達成します。
• リフロー炉：熱プロファイルを精密に制御し、はんだ接合の信頼性を確保します。
• AOI/SPI：工程管理および製品の欠陥防止を保証します。

SMT装置および監視

専門の生産ラインでは、最先端のSMT検査装置とマニュファクチャリング・エグゼキューション・システム（MES）ソフトウェアを活用してリアルタイムで監視を行い、各生産部門における進捗状況を追跡しながら品質管理および歩留まり率を維持し、SMT技術で製造された基板が業界最高水準を満たすことを確実にしています。

電子産業におけるSMTの応用

SMT技術は電子製造業界の基盤となり、ほぼすべての製品カテゴリーで広く採用されています。SMDおよびSMTは以下の分野の中心です。

SMTの主な用途

• 消費者電子機器：
  • スマートフォン、タブレット、カメラ、ウェアラブル機器、IoTデバイス。SMD部品の小型化により、より薄型・軽量でありながら機能を充実させた機器が可能になります。
• 自動車制御：
  • エンジン制御モジュール、安全システム（エアバッグ）、インフォテインメントユニットなどにHDI基板や頑丈で振動に耐えるSMT部品が使用されています。
• 医療機器：
  • ペースメーカー、診断用センサー、携帯型モニターなど、すべての機器が小型で非常に信頼性の高い表面実装デバイスと最先端のSMTプロセス管理を必要としています。
• 産業オートメーション：
  • PLC、モーター制御装置、リレー、無線システム用RFモジュール。
• 航空宇宙／軍事：
  • ナビゲーション、制御、衛星システムに使用される軽量で高信頼性のSMT基板。

SMTはさまざまな用途においていくつかの利点を提供します

• PCBのスペースをより効率的に利用できます。
• 自動プロセス制御による信頼性の向上。
• 設計の柔軟性（小型・薄型・両面基板）。
• 熱機械的特性の改善（振動や温度変化にさらされる製品向け）。

SMDとSMT：現代のPCB実装における相乗効果

現代の電子機器製造では、SMDとSMTが密接に連携しています。どちらか一方だけでは、その真価を発揮できません。

なぜSMDとSMTが併用されるのか

• SMT装置を使用することで、SMDを高精度に実装できます。
• SMTにより、これまで以上に高い部品密度を実現できます。
• SMTを使用することで、リード線が短くなり、信号経路が直接的になり、EMIのリスクが低減されます。

SMTとTHT：比較分析

「SMT対THT」は、電子機器製造分野における古典的な比較です。

表面実装技術（SMT）

• 部品を基板の表面に直接実装します。
• 自動化されており、中～大量生産では高速かつコスト効率的です。
• 両面実装や高密度設計が可能になります。

スルーホール技術（THT）

• 部品のリードを基板の穴に通し、反対側ではんだ付けします。
• より強固な機械的接続が可能であり、コネクターや電源、高負荷部品に適しています。
• 手作業または半自動組立のため遅く、高密度回路には不向きです。

比較表：SMT 対 THT

SMDおよびSMT部品の設計、調達、取り扱いのヒント

SMTを使用する基板の設計ヒント

• 調達および実装の容易さのため、標準的なSMDパッケージサイズを採用する。
• サーマルマネジメントを考慮—QFN／BGAパッケージ用に大きなグランドパッドまたはサーマルビアを設ける。
• 表面実装部品の低寄生特性を活かすため、重要な信号経路は短く保つ。

調達に関するアドバイス

• SMD品番の入手可能性およびライフサイクル状態を常に確認すること。主要なSMD部品についてはセカンドソースを検討すること。
• 自動SMTライン向けにテープ＆リール包装に注意を払うこと。

取り扱いと保管

• リフロー工程でのポップコーン現象などの欠陥を防ぐため、SMD部品は湿気管理された環境下（MSLガイドライン準拠）で保管すること。
• 感度の高いSMD技術を取り扱う際は、ESD対策済みトレイおよび接地プロトコルを使用すること。

避ける べき 常 に 起き て いる 間違い

• 実装業者の能力を超えて小型のSMDサイズ（01005、0201）を使用すること。
• 異なるSMD素子値に対して一貫性のないパッド設計を行うこと（リフロー時にタブストーン現象を引き起こす可能性がある）。
• SMD端子とはんだペースト間のリード仕上げの互換性を見落とすこと。

SMTおよびSMDの一般的な間違いとベストプラクティス

SMTおよびSMD使用における一般的な間違い

1. 明確な計画なしにスルーホール実装と表面実装を混用すること 同じプリント基板上にスルーホール部品とSMD・SMTを組み合わせると、実装の複雑さが増し、生産速度が遅くなる（2つの生産ラインまたは手作業の介入が必要になるため）、コストも上昇します。スルーホール部品が必要な場合（例えばコネクタや大電力インダクタなど）は、これらの部品を基板の片面または特定領域に集約して配置し、SMTプロセスの流れを効率化してください。

2. パッド設計の誤りや不整合 SMD部品の実際のサイズにパッドサイズを正確に合わせることは極めて重要です。不適切なパッド設計は、トombstoning（墓石現象）や冷れんじoint（不良はんだ接合）などのはんだ欠陥を引き起こす可能性があります。設計にはIPC-7351規格を指針として用い、ランドパターンがSMT装置の能力と適合していることを常に確認してください。

3. 特殊なSMDパッケージタイプへの過度な依存　設計者が珍しいまたは特殊な表面実装デバイスを指定する場合、調達が制限され、生産が遅れるおそれがあり、またSMD技術が陳腐化した際に問題が発生する可能性があります。特に強い理由がない限り、一般的に入手可能な部品を使用してください。

4. ペーストはんだとの選定適合性の無視　はんだ合金、ペースト、およびSMDリード仕上げの互換性は極めて重要です。異なるSMD表面実装技術では銀または金メッキされたパッドが必要になる場合があるため、常にSMDメーカーおよびペーストはんだメーカーの推奨事項を確認してください。

5. 湿気および静電気（ESD）対策の不足　BGAや小型SMDコンデンサなど、小型で感度の高いSMD電子部品は、湿気感受性レベル（MSL）およびESD耐性等級に従って保管および取り扱いを行う必要があります。不十分な予防措置は、表面実装（SMT）生産プロセス中に部品を損傷させる可能性があります。

電子産業におけるSMDおよびSMTのベストプラクティス

• 初期のDFM相談：回路図／レイアウト段階で、選定した電子製造またはPCBアセンブリパートナーと協議してください。基板の完成後ではない。
• 明確なマーキングと向き：SMDの極性マーク（ダイオード、IC用）が見えるように正しく配置されていることを確認してください。これにより実装工程と自動光学検査（AOI）の両方が迅速になります。
• フィダーシャルマーカーとパネライズ：効率的なSMTマシン運転のために、グローバル／ローカルのフィダーシャルマーカーおよび適切なパネライズを必ず含めてください。
• テスト性設計（DFT）：SMD／SMD実装後のPCBに対して電気的テストが行えるよう、テストポイントや分離機能を追加してください。
• 十分なドキュメント作成：PCBアセンブリ業者に完全なBOM、組立図、パッケージリファレンス、プロセスガイドラインを提供してください。

SMTおよびSMD技術における先進的アプリケーションと最近の動向

さらに小型化されるSMDへの動き

• メーカーは超小型SMD（01005、008004）の開発により限界に挑戦しています。これらの微小SMD部品により、民生用電子機器、医療用インプラント、ウェアラブルデバイスにおける前例のない小型化が可能になっていますが、高度に専門化されたSMT装置および検査ツールを必要とします。
• SMDセラミックコンデンサは、静電容量および耐圧性能を高めながらも、依然として小型化が進んでおり、これまでより大きなスルーホールまたはハイブリッドパッケージに頼らざるを得なかった用途をサポートしています。

SMTプロセスフローにおける革新

• 3D AOIおよびX線検査：最新のSMT装置は3D画像処理とAXI（自動X線検査）を使用しており、従来のAOIでは確認できないBGAおよびLGAのはんだ接合部を検証するために不可欠です。
• ライン内機能試験：現在、統合されたテスト工程により、PCBがSMTラインを通過している間にリアルタイムでの性能検証が可能となり、基板が最終テストベンチに到達する前に機能的なエラーを検出できます。

高信頼性分野におけるSMD SMTチップ技術

• 自動車、航空宇宙、防衛用のPCBは、現在、厳しい熱サイクル、振動、放射線試験に合格する高信頼性表面実装デバイスに依存しており、その実現には現代のSMTプロセス技術が持つ精度と再現性が不可欠です。

ハイブリッドおよびエキゾチックPCB

• 一部の高度な設計では、極限環境や革新的な新しい民生用電子機器のデザインに対応するために、セラミック基板やフレキシブル・リジッドPCB上でSMTを使用してSMDを組み合わせています。
• はんだ合金およびはんだペーストの化学組成に関する革新により、SMDおよびSMTのピッチが小さくなる中でも接続品質が向上しています。

SMTは大量カスタマイズにいくつかの利点を提供します

• SMTプロセスにより迅速な工程切替えが可能となり、ダウンタイムを最小限に抑えながらカスタム変更を実現します。これは、個別化製品を提供するIoTおよび民生用電子機器メーカーにとって不可欠です。

SMTおよびSMDに関するよくある質問

Q: SMTとSMDの違いとは、PCB設計者の観点から見て何ですか？

A: SMTは、部品を実装するために使用される表面実装技術（Surface Mount Technology）のプロセスおよび必要な装置を指します。SMDは実装される部品自体を指し、BOMに選定する部品のことです。これらのSMDはSMTを使って基板に実装されます。

Q: SMT部品と従来のスルーホール部品の主な違いは何ですか？

A: SMT部品はサイズが小さく、長いリード（端子）がなく、直接PCBの表面に実装されます。一方、スルーホール部品は基板に穴をあけて実装し、その穴にリードを通すため、手作業での組み立てが容易ですが、自動化や基板の高密度実装には制限があります。

Q: SMDは手作業でハンダ付けできますか、それともSMTマシンでの実装が必須ですか？

A: 大きめのSMDは試作や修理の際に手作業でのハンダ付けが可能です。しかし、小型でピッチが狭いものや高密度の実装では、SMTマシンとリフロー溶接が必要です。

Q: SMTおよびSMDの一般的な用途は何ですか？

A: スマートフォン、ノートパソコン、ルーター、自動車用ECU、産業用PLC、体内埋め込み型医療機器、RFおよびセンサーモジュールなど、ほぼすべての現代的なデバイスです。可能性に限界があるとすれば、それは設計の創造性によるものです。

Q: 「SMT相当品」とは何ですか？

A: 多くのメーカーは、従来の電子部品について、スルーホール実装用とSMD用の両方を提供しています。「SMT相当品」とは、自動化された表面実装（SMT）組み立てに最適化されたバージョンを指します。

Q: なぜ一部の高信頼性製品にはまだスルーホール技術が使われているのですか？

A: コネクターやトランス、大電流接続においては、スルーホール部品の機械的強度が他を圧倒しています。しかし、能動・受動素子のチップについては、効率性の観点からますますSMDチップ技術へ移行しています。

まとめ

今日の電子産業において、SMTとSMDの違いは単なる言葉の違い以上の意味を持ちます。これは、費用対効果が高く、高密度で信頼性のある電子機器製造の基盤なのです。

• SMTは、電子部品を高度に自動化された設備を用いてPCBの表面に直接実装する製造プロセスであり、電子産業における重要な技術です。
• SMDは、SMTによって実装されるように設計された物理的な電子部品（抵抗器、コンデンサ、ICなど）のことです。

SMTとSMDの主な違いは、プロジェクトのスケジュール、コスト、信頼性に決定的な影響を与える可能性があります。SMT技術および関連するsmtプロセスフローは、従来のTHT／スルーホール技術と比較して、高密度化、高速生産、優れた信頼性を提供することで、エレクトロニクス分野を革新しました。

SMTがなければ、現在のウェアラブル機器、スマートフォン、自動車、人工衛星などの高度なデバイスは、今の形では存在しません。SMTとSMDの違いを理解し、両方をどのように活用するかを把握することは、エレクトロニクス、PCB実装、電子部品設計におけるあらゆる成功した取り組みにとって不可欠です。