SMT実装とは？高密度実装の仕組み・工程・装置まで徹底解説

SMT実装とは

SMT（Surface Mount Technology / 表面実装技術）は、電子部品（SMD: Surface Mount Device）をプリント基板（PCB: Printed Circuit Board）の表面に直接実装する技術です。1980年代に実用化されて以来、電子機器の小型化・高密度化を実現する主要技術として急速に普及しました。

従来のTHT（Through Hole mount Technology / スルーホール実装）とは異なり、部品のリードを基板に挿し込まず、基板上のパッドに部品を置き、はんだで接合します。この根本的な違いにより、基板の両面を効率的に活用でき、部品密度の大幅な向上が可能となります。

この技術は、小型化・高密度化・自動化対応・高速処理を実現するため、スマートフォンから車載電子機器、産業機器まで幅広く採用されています。現代の電子機器の小型化と高機能化を支える基盤技術として、ほぼすべての電子製品に不可欠となっています。

SMT実装のメリットとデメリット

メリット

高密度実装の実現
部品サイズの小型化と両面実装により、同じ基板サイズでより多くの機能を実現できます。最新のスマートフォンなどでは、数千点の部品が高密度に実装されています。
自動化生産の効率向上
印刷、実装、リフローの全工程が自動化可能で、高速・大量生産に適しています。最新の実装ラインでは、時間あたり数万点の部品搭載が可能です。
電気特性の向上
接続経路が短く、配線インダクタンスが小さいため、高周波特性に優れています。5G通信機器などの高速デジタル回路に不可欠な特性です。
軽量化・小型化への貢献
リード部分がなく部品自体も小型化されるため、製品全体の軽量化・小型化が可能になります。ウェアラブルデバイスなど、軽量性が重視される製品に特に有効です。
コスト効率の向上
自動化による生産効率の向上と材料使用量の削減により、大量生産時のコスト効率が高まります。特に消費者向け電子機器の低価格化に貢献しています。

デメリット

熱ストレスの影響
リフロー工程での熱により、熱に弱い部品へのダメージリスクがあります。特に大型部品では熱膨張の差による応力も考慮が必要です。
検査の複雑さ
部品の微細化により、目視検査が困難になり、高度な検査装置が必要になります。BGA（Ball Grid Array）などの接合部が見えない部品では、X線検査が不可欠です。
修理の難しさ
部品の小型化と高密度実装により、手作業での修理が困難になります。特殊な修理技術と設備が必要となり、保守コストが上昇する場合があります。
初期投資の大きさ
高精度な実装装置や検査装置など、製造ラインの構築に大きな投資が必要です。少量多品種生産では、投資回収が難しい場合もあります。
静電気に対する脆弱性
小型化された電子部品は静電気に敏感で、取り扱いに注意が必要です。生産環境における静電気対策が重要になります。

SMT実装の特徴

高密度実装

小型なSMDを使い、基板両面やパッド密集箇所にも部品を配置可能。微細な回路設計に適している
最小部品は01005サイズ（0.4mm×0.2mm）まで小型化され、1cm²あたり数十個の部品実装が可能 (0.2mm×0.1mm)サイズも搭載可能な装置有。当社では0.4mm×0.2mm～実績あり。
3D実装技術との組み合わせにより、さらなる高密度化が進行中
QFN、BGA、CSPなどの多ピンパッケージにも対応し、高性能ICの実装を実現

自動化しやすい

部品の供給・配置・はんだ付け・検査がすべて自動化できるため、大量生産に向いており、人的ミスの可能性が減り、生産ラインに必要な人数も少ない
部品供給は、テープ&リール、トレイ、チューブなど標準化された形態で効率的に行われる
画像認識技術による高精度な位置合わせが可能で、±30μm以下の実装精度を実現
IoTやAI技術の活用による「スマートファクトリー」化も進行中

省スペース・軽量化

リードの突き出しがない構造で、部品も基板もコンパクトに設計可能
基板の両面を有効活用でき、実装面積を最大50%削減可能
部品自体の小型・軽量化により、製品全体の軽量化に貢献
フレキシブル基板との組み合わせにより、立体的な実装も可能

高周波特性に優れる

接続距離が短いため、インダクタンスが小さくなり、高速通信に適応
寄生容量・寄生インダクタンスの低減により、GHz帯域まで安定した特性を維持
設計自由度が高く、インピーダンスマッチングなどの高周波設計が容易
5G通信や高速デジタル回路など、高周波特性が重要な用途に最適

SMT実装の基本工程

SMT実装は、以下の4つの主要工程で構成されます。各工程は高度に自動化され、品質と効率を両立しています。

1. クリームはんだ印刷

基板上のパッドに、ステンシルを使ってはんだペースト（クリームはんだ）を印刷
ステンシル設計
開口率や厚み（一般的に100〜150μm）が印刷品質に大きく影響する。
部品が小型化しており厚みも100um未満の物が多い。
印刷条件
スキージ圧力、速度、離型高さなどを製品ごとに最適化
印刷検査
SPI（Solder Paste Inspection）で印刷状態を3D測定し、不良を早期発見
微細パターン対応のため、ナノコーティングステンシルや特殊はんだペーストなども使用

2. 部品実装（マウンター）

供給装置から部品を取り出し、高速・高精度で基板に配置
部品認識
高解像度カメラとパターン認識技術による部品姿勢の自動補正
ヘッド種類
小型部品用の高速ヘッドと大型部品用の高精度ヘッドを使い分け
部品供給方式
テープ&リール、トレイ、スティック（チューブ）、バルクなど多様な供給に対応
最新装置では毎時40,000〜100,000点の実装速度を実現、微細部品（01005）から大型コネクタまで対応

3. リフローはんだ付け

リフロー炉で基板全体を加熱し、はんだを溶かして部品とパッドを接合
温度プロファイル
製品特性に合わせて予熱・本加熱・冷却の温度曲線を最適化
雰囲気制御
窒素雰囲気によるはんだ酸化防止と接合品質向上
熱伝導方式
熱風対流、遠赤外線、またはその組み合わせによる均一加熱
鉛フリーはんだでは、共晶はんだより高温（ピーク温度約240℃）での処理が必要
リフロー炉3台有。各リフロー炉のゾーン数＝8ゾーン、それぞれのゾーンにて温度制御しており、全て窒素雰囲気対応可能

4. 検査

実装後の外観検査（AOI）、X線検査（AXI）、通電検査（ICT）などにより品質を確認
AOI（Automated Optical Inspection）
カメラとAI画像処理による表面実装不良の検出
AXI（Automated X-ray Inspection）
X線透過による内部接合状態の非破壊検査
ICT（In-Circuit Test）
電気的な導通・絶縁テストによる機能確認
FCT（Functional Circuit Test）
実際の動作条件での機能検証
検査データの統計解析により、工程改善や予防保全にもフィードバック
- 外観検査装置：marantz　U22XGDA-650
- X線検査装置：i-Bit　FX-300tRX2
- FCT：案件毎に必要な場合のみ製作するため、個々にオーダーメイド品製作

使用装置の紹介

SMTラインでは以下のような装置が使用されます。装置の性能と精度が製品品質を左右するため、製品要件に合わせた最適な装置選定が重要です。

クリームはんだ印刷機

高精度な印刷と版の自動洗浄（自動清掃）が可能な機種が主流
位置合わせ機構
カメラによるマーク認識と自動アライメント補正
印刷精度
一般的に±25μm以内、先端機種では±15μm以内
クリーニング機能
自動ワイピングと溶剤噴霧による版の清掃
印刷モニタリング
インライン3D測定による印刷品質の自動評価

当社で使用する印刷機（一例）

YAMAHA　YSP

搭載精度	±0.025mm
搭載速度	30,000CPH（最適条件)
繰り返し精度	±5μm（3σ）
対応部品サイズ	0.25×0.125mm～120×90mm ※0.25×0.125mmは実績なし

JUKI　RP-1

搭載精度	±0.035mm
搭載速度	42,000CPH（最適条件)
繰り返し精度	±10μm（6σ）
対応部品サイズ	0.4×0.2mm～50×150mm

チップマウンター

部品サイズ（例：0201〜大型コネクタ）への対応力が求められる
ヘッドタイプ
高速型（小型部品用）と高精度型（大型・特殊部品用）
搭載精度
±30μm程度（標準）、±10μm以下（高精度用途）
搭載速度
20,000〜100,000cph（components per hour）
部品対応範囲
01005チップ部品からコネクタ・シールドケースまで

リフロー炉

温度管理の精密さと省エネ性も重視される
ゾーン構成
8〜12ゾーン程度の多段階温度制御
温度精度
各ゾーン±2℃以内の精密制御
雰囲気制御
酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気対応
省エネ機能
断熱構造や熱回収システムによる消費電力低減

当社で使用するリフロー炉（一例）

千住金属工業　SNR-840GT

ゾーン数	8
酸素濃度制御	500～3000ppm

EITECH　NJ0611M-82-RLF

ゾーン数	8
酸素濃度制御	500～1000ppm

検査装置（AOI／AXI／ICT）

X線検査装置　i-Bit　FX-300tRX

X線管	マイクロフォーカスX線管・密閉式

不良検出率や画像処理能力、判定ソフトウェアも品質に影響します
AOI: 複数角度からの撮影と3D測定による立体的検査
AXI: CT方式による3次元構造分析と自動判定
ICT: 高密度プローブによる多点同時測定
データ管理: 検査データの統合管理と工程へのフィードバック

SMTとTHTの違い

項目	SMT	THT
実装方法	表面に部品を配置・はんだ付け	リードを穴に通してはんだ付け
実装密度	高い（両面実装も可能）	低め（片面／一部両面）
自動化対応	高い	一部工程が手作業または専用機械
主な用途	小型電子機器、通信機器など	高電流用途、機械的強度が必要な製品
部品サイズ	極小（01005）から中型まで	中型から大型部品が中心
生産効率	高速一括処理が可能	個別処理が必要で時間がかかる
修理性	やや難しい（特殊設備が必要）	比較的容易（手作業可能）
耐振動性	やや弱い（対策が必要）	強い（リードが機械的固定の役割）

現代の電子機器では、これらの特性を考慮しSMTとTHTを適材適所で使い分ける「ミックスマウント」も一般的です。例えば、高密度回路はSMT、大電流コネクタはTHTというように組み合わせて使用します。

SMT実装の主な用途

SMTはさまざまな分野で活用されています。装置の小型化・高機能化とともに、応用分野は年々拡大しています。

民生機器（スマートフォン、テレビなど）

小型・薄型・高機能化を支える重要な技術
スマートフォンでは0.4mmピッチ以下の超微細実装を実現
5G通信モジュールの高周波回路にも不可欠
フレキシブルディスプレイなど新技術との組み合わせも進行中
ウェアラブルデバイスの超小型実装にも採用

自動車関連

ECU、センサ、ADASなどで高い信頼性が要求される
耐振動・耐熱性を強化した特殊実装技術の採用
自動運転システム用の高性能コンピューティングモジュール
パワーエレクトロニクス回路での熱対策設計
車載カメラやミリ波レーダーなどのセンサモジュール

医療機器

ポータブル診断装置やセンサ機器での活用
高信頼性実装による長期安定動作の保証
体内埋め込み型機器の超小型・低消費電力設計
MRI対応の特殊材料選定と実装技術
医療用画像処理装置の高性能回路実装

産業機器／FA機器

制御基板や通信ユニットにおいて、高耐久性・長寿命が求められる
24時間365日の連続稼働に対応する高信頼設計
振動・粉塵・温度変化など過酷環境での動作保証
IoTセンサネットワークの小型無線モジュール
産業用ロボットの制御回路や電源モジュール

当社では、415×356mmの基板サイズで実装実績があり、243品種の部品種の取り扱いと、3000点近い部品の実装経験もございます。

品質管理と信頼性評価

SMTでは製品の信頼性確保のために、以下のような管理が行われます。各工程での厳格な品質管理と最終検査の組み合わせにより、高い製品品質を実現しています。

SPI（ソルダーペースト検査）

印刷されたはんだ量や形状を3Dで検査
レーザー測定による高さ・面積・体積の定量評価
リアルタイムのデータ収集と統計的工程管理（SPC）への活用
印刷機へのフィードバックによる自動補正機能
微細パッドでの印刷不良を早期発見し、下流工程での不良を防止

AOI（外観検査）

部品のズレ・傾き・はんだ不良をカメラで検出
複数角度からの撮影による立体的評価
AI画像処理による高精度な不良判定
微細部品（01005など）の実装状態も確認可能
検査データの蓄積による工程改善へのフィードバック

X線検査（AXI）

BGAなど、外から見えない部品の内部を非破壊で確認
透過X線によるボイド率測定やブリッジ検出
CT撮影による3次元構造分析
フリップチップやPoP（Package on Package）など高度実装の検査
自動判定アルゴリズムによる高速スクリーニング

通電検査（ICT、FCT）

電気的にショート・オープンを検出、あるいは機能検査を実施
フライングプローブ方式による柔軟な検査対応
JTAG境界スキャン検査による高密度基板の診断
実動作条件での機能検証と性能評価
温度・電圧変動試験による信頼性確認

信頼性評価試験

温度サイクル試験（-40℃〜+125℃）による熱ストレス耐性評価
高温高湿試験（85℃/85%RH）による環境耐性確認
振動・衝撃試験による機械的強度評価
静電気耐性（ESD）や電磁適合性（EMC）の検証
加速寿命試験による長期信頼性予測

SMT実装とは？高密度実装の仕組み・工程・装置まで徹底解説