表面実装技術（SMT：Surface Mount Technology）とは、電子部品を基板の表面に直接実装する技術で、SMD（Surface Mount Device）はそのような技術を利用した部品のことを指します。近年、電子機器の小型化・軽量化が進み、より緻密な部品が求められるようになっています。そのため、古くからあるスルーホール実装技術に代わり、現在ではSMT・SMDが広く普及し、多くの電子機器に採用されています。

SMTは、部品を基板に取り付ける際に接続部分にはんだを盛り込み、基板に部品を直接実装するという工程に特徴があります。この技術は、部品の小型化や基板上での部品密度の向上が図られるため、電子機器の高性能化や省スペース化が実現できます。また、短絡やリード線の接触不良の原因となる要素が軽減され、信頼性が向上するとともに、製造工程においても作業効率が上がり、生産性が向上することが期待できます。

ただし、SMT・SMDは、基板上での熱伝導性や電気特性に影響を与える場合があるため、設計時には慎重な配慮が求められます。また、実装技術や部品に関する知識が必要になるため、専門性が高いと言われています。しかし、この技術はますます進化し続けており、より高い性能と効率を可能にする電子技術の発展に貢献しています。

SMTとSMDの定義

SMTの概要

SMT（Surface Mount Technology）とは、回路基板上に電子部品を直接搭載する技術のことを指します。従来の穴あけ基板に比べ、部品の大きさが小さく、高密度実装が可能です。また、実装工程が効率的であるため、生産性の向上が期待できます。具体的には、以下のような特徴があります。

• 部品が小さく、軽いため、回路基板上のスペースを効率的に使用できる
• 自動実装が容易であり、製品の品質・信頼性が向上
• 高周波数回路の設計に適している

SMDの概要

SMD（Surface Mount Device）とは、SMT技術により実装される電子部品のことを指します。SMDの部品は、従来のリード線を持たない為、基板上に直接取り付けができます。SMD部品は、チップ抵抗器やチップコンデンサなどが一般的ですが、IC（集積回路）やコネクタなど、多様な部品が存在します。以下に、SMD部品の特徴をいくつか挙げます。

• コンパクトで、基板上での占有スペースが少ない
• 製造コストが低い
• 自動実装が容易であり、生産性が高い

上記の通り、SMTとSMDは密接に関連した技術であり、両者を組み合わせることで、高密度・小型化が実現可能です。これらの技術は、現代の電子機器の開発において欠かせない要素であると言えるでしょう。

SMTおよびSMDの歴史

表面実装技術(SMT)と表面実装デバイス(SMD)は、電子回路の製造において、現代の電子産業に革新をもたらしました。SMTおよびSMDの歴史は、次のような過程を経て発展してきました。

最初の表面実装デバイスは、1960年代にIBMによって開発されました。この初期のデバイスは、ガラス繊維製のプリント基板上にプラスチックのリファレンスプリントを使用したものでした。

次に、1970年代に入ると、プリント基板上に直接コンポーネントをはんだ付けできるSMDの実用化が進みました。MatsushitaやPhilipsなどの電子機器メーカーが、この技術を独自に開発し始めました。

また、1980年代には、より高度な回路設計や小型化が求められるようになり、SMTとSMDの利用が急速に広がりました。この時期には、高密度実装技術(HDI)も初めて登場しました。HDI技術は、プリント基板の層間接続を高速化・高密度化し、更なる電子製品の小型化に寄与しています。

1990年代以降は、表面実装技術の発展とともに、リフローはんだ付けやピックアンドプレイスなどの製造プロセスが進化しました。SMTおよびSMDを活用した電子機器の量産が一般的になり、現在ではほとんどの電子機器でこの技術が使われています。

そして、これまでの歴史を経て、現在の表面実装技術は、さらに複雑で高性能な電子デバイスに対応すべく研究開発が続けられています。

SMTとSMDの技術

表面実装プロセス

表面実装プロセスは、プリント配線板（PCB）上にSMT（Surface Mount Technology）を使用して電子部品（SMD：Surface Mount Device）を実装する方法であり、３つの主要な工程があります。

1. ペースト印刷: ますず、PCB上にはんだペーストをステンシルを使って印刷し、部品が適切に実装できるようにします。
2. 部品実装: 次に、ピッキング＆プレイシングマシンを使って、SMDをはんだペースト上に正確に配置します。
3. リフローはんだ: 最後に、PCBをリフロー炉を通過させてはんだペーストを溶かし、SMDがPCBに適切に固定されるようにします。

実装コンポーネント

SMDは小型で軽量な電子部品であり、多様な用途に適応しています。以下に、主要なSMDコンポーネントをいくつか紹介します。

• 抵抗器: SMD抵抗器は、回路内で電流の流れを制限する役割を果たします。標準的なサイズは、0402、0603、0805、1206などです。
• コンデンサ: SMDコンデンサは、回路内で電荷を貯蔵して電圧を安定化する役割を果たします。標準的なサイズは、抵抗器と同様です。
• インダクタ: SMDインダクタは、回路内で磁場を発生させ、交流電流の流れを制限する役割を果たします。一般的なサイズは、0603、0805、1206などです。
• ダイオード: SMDダイオードは、回路内で電流が一方向に流れるように制御する役割を果たします。一般的な形状は、SOD-123、SOD-323、SOD-523などです。
• トランジスタ: SMDトランジスタは、電流を増幅またはスイッチングのために制御する役割を果たします。一般的な形状は、SOT-23、SOT-223、SOT-89などです。

SMTとSMDの技術は、現代の電子製品にとって重要な役割を果たしており、さらなる技術革新が期待されています。

SMTとSMDのメリットとデメリット

メリット

SMT（Surface Mount Technology）とSMD（Surface Mount Device）の技術は、従来のスルーホール技術に比べていくつかのメリットがあります。

1. 密度が高い: SMT/SMD部品は小型であり、基板上のスペースを効率的に活用できます。これにより、より高度な機能を持つ小型デバイスを実現できます。

2. 信頼性: SMT/SMD部品は、はんだ接続の信頼性が高く、熱や振動に対する耐性があります。これにより、デバイスの寿命が長くなります。

3. 製造速度: SMT/SMDの自動プロセスにより、高速で正確な部品の配置が可能で、生産効率が向上します。

4. コスト削減: 小型部品の使用と自動化プロセスの採用により、部品および製造コストが削減されます。

デメリット

SMT/SMD技術にもいくつかのデメリットがあります。

1. 修理の難しさ: 部品が基板上に密接しているため、修理や部品の交換が困難です。特に、はんだ付けや部品交換が必要な場合、技術が必要です。

2. 高い初期投資: SMT/SMDの製造プロセスは専門的で高価な装置が必要となります。従って、プロトタイプから量産に移行する際に、高い初期投資が必要となります。

それにしても、SMT/SMD技術は、デジタル電子機器の製造において一般的な技術であり、そのメリットにより多くのデバイスで採用されています。

SMTとSMDの主な応用分野

SMT（表面実装技術）とSMD（表面実装デバイス）は、電子回路の製造に広く使用されています。以下に、その主な応用分野をいくつか紹介します。

1. コンシューマ・エレクトロニクス

SMTとSMDは、スマートフォン、タブレット、パソコン、テレビ、ゲーム機などのコンシューマ・エレクトロニクス製品に広く使われています。これらの小型化や高機能化を実現するために、高密度実装や部品の小型化が求められるためです。

2. 自動車産業

自動車業界では、エンジン管理システムやインフォテインメントシステム、安全システム、運転支援システムなど、多くの電子回路が使用されています。SMTとSMDは車載機器の高性能化や耐久性向上に貢献しています。

3. 産業機器

FA（ファクトリーオートメーション）機器やロボット、センサー類、通信機器などの産業機器でも、SMTとSMDが利用されています。これにより、小型化と高性能化の両立が図られています。

4. 医療機器

医療業界でも、SMTとSMDがMRI（磁気共鳴画像法）やCTスキャナー、ウェアラブル機器、モニタリング機器などの医療機器に使用されています。これにより、高度な診断技術や治療法が可能になっています。

これらの分野では、SMTとSMDの技術が進化し続けており、今後も応用範囲が広がっていくことが期待されています。

SMTおよびSMD市場の動向

近年、SMT（Surface Mount Technology）およびSMD（Surface Mount Device）は電子機器の製造において重要な役割を果たしています。この市場は急速に拡大し続けており、技術革新やグローバル市場の需要に応じて進化しています。

成長の主な要因

SMTおよびSMD市場の成長を促している主な要因は次のとおりです：

• 5G技術の普及及び通信インフラの進化
• IoTデバイスおよびウェアラブル機器の需要増
• 車載電子機器の高度化
• エネルギー効率の高いデバイスおよびシステムの需要

地域的な動向

市場の地域別の動向を見ると、以下の地域がSMTおよびSMD市場において優位な地位を占めています：

• アジア太平洋地域（APAC）：中国、台湾、南コリア、および日本がこの地域において急成長しているSMTおよびSMD市場をリードしています。
• 北米：米国市場は軍事、航空宇宙、および医療デバイス分野でSMTおよびSMD技術の進化を牽引しています。
• ヨーロッパ：自動車および工業分野においてSMTおよびSMD技術の需要が高まっていることが特筆されます。

市場競争

SMTおよびSMD市場は多数のメーカーが競争しており、各社は最新技術の開発や戦略的提携、新製品の市場投入を行っています。主要なプレイヤーには、以下の企業が挙げられます：

• ASM Pacific Technology
• Fuji Machine Manufacturing
• Juki Corporation
• MYCRONIC
• Panasonic Corporation

今後もSMTおよびSMD市場における動向は変化が続くと予想され、新しい技術や市場需要に応じて企業の競争が盛り上がることが予想されます。

結論

表面実装技術（SMT）と表面マウントデバイス（SMD）は、現代の電子製品の製造において重要な役割を果たしています。SMTは、SMDの実装方法を提供し、製品のサイズを縮小し、生産効率を向上させることができます。

SMTの利点はいくつかあります:

• 設備投資が少なくて済む
• 高速な生産ラインの設置が可能
• 小型化が容易で、製品のサイズを縮小できる
• 双面実装が可能で、さらなるスペースの節約ができる

しかし、SMTには欠点もあります:

• 複雑な回路に対応するためには、より高度な設計技術が必要
• 修理や修正が難しい場合がある
• 高い熱や振動に対する部品の耐性が低いことがある

これらの課題に対処するために、技術者は積極的に新しい技術や材料を開発し、SMTおよびSMDの性能を向上させています。それによって、電子製品の品質、効率、信頼性が向上し、さらに需要が高まることが期待されます。