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DIP工程とは？基板実装における役割や作業の流れ・SMTとの違いを解説
プリント基板を組み立てる方法には、いくつかの種類があります。その中でも古くから使われ、現在も多くの製品で採用されているのがDIP工程です。電子機器の製造に関わり始めた方や、基板実装の全体像を知りたい方にとって、DIP工程は最初に押さえておきたい基礎知識のひとつといえます。
本記事では、DIP工程とはどのような作業なのか、その意味や基板実装の中で担う役割、実際の作業の流れ、そして近年主流となっているSMTとの違いまでをわかりやすく解説します。基板づくりの理解を深める手がかりとして役立てていただければと思います。
DIP工程の基本
まずは、DIP工程がどのような作業を指す言葉なのか、その基本から確認していきましょう。名前の由来や扱われる部品を知ることで、工程のイメージがつかみやすくなります。
DIP工程の意味と名前の由来
DIP工程とは、プリント基板に開けられた穴に電子部品の足を差し込み、はんだ付けによって固定する実装作業のことです。部品の足を穴に通して取り付けることから、挿入実装とも呼ばれています。基板の片面から部品を挿し込み、反対の面ではんだ付けを行うのが基本的な形です。
DIPは、もともとDual In-line Packageという部品形状を表す言葉でした。これは2列に並んだ足を持つ部品の名称で、こうした足のある部品を基板の穴に挿して実装する作業全体が、いつしかDIP工程と呼ばれるようになりました。なお、穴に挿し込む実装方式そのものは、スルーホール実装や挿入実装という言葉で表されることもあります。
挿入実装で扱われる部品
DIP工程で扱われるのは、基板の穴に通すための足、つまりリードを持った部品です。こうした部品はリード部品やスルーホール部品と呼ばれ、種類はさまざまです。代表的なものとしては、次のような部品が挙げられます。
- 抵抗やコンデンサといった足の長い電子部品
- コネクタやスイッチなど、外部とつながる部品
- トランスや電解コンデンサのような比較的大きく重い部品
これらの部品に共通しているのは、基板にしっかりと固定する必要があるという点です。足を穴に通してはんだ付けすることで、表面に載せるだけの方式よりも強い固定力が得られます。そのため、力や振動がかかりやすい部品ほど、挿入実装が選ばれやすい傾向にあります。
基板実装におけるDIP工程の役割
基板の組み立て方法が複数ある中で、なぜDIP工程が今も使われ続けているのでしょうか。ここでは、DIP工程が担う役割と、活躍の場について見ていきます。
DIP工程が用いられる理由
DIP工程が選ばれる最大の理由は、接合部の強度にあります。部品の足が基板を貫通した状態ではんだ付けされるため、機械的にしっかりと固定されます。引っ張られたり、押されたりする力に強く、簡単には外れません。
この強度は、特定の部品にとって重要な意味を持ちます。たとえばコネクタは、ケーブルの抜き差しによって繰り返し力が加わる部分です。表面に載せるだけの実装では負担に耐えきれない場合があり、挿入実装による固定が適しています。また、重量のある部品も、自重で基板から剥がれないようにDIP工程で取り付けられることが多くあります。
DIP工程が活躍する製品分野
DIP工程は、信頼性や耐久性が強く求められる製品分野で活躍しています。具体的には、次のような分野が挙げられます。
- 長期間の使用が前提となる産業機器
- 振動や衝撃がかかりやすい車載機器
- 大きな電流を扱う電源まわりの基板
こうした分野では、製品が過酷な環境で長く使われることが想定されます。そのため、接合部の頑丈さが品質を左右する要素になります。電子機器全体としては小型化が進み、表面実装の比率が高まっていますが、強度が必要な箇所ではDIP工程が引き続き重要な役割を果たしています。
DIP工程の作業の流れ
続いて、DIP工程が実際にどのような手順で進むのかを確認していきましょう。大きく分けると、部品の挿入、はんだ付け、仕上げと検査という流れになります。
部品の挿入
最初の工程は、部品を基板の穴に差し込む作業です。基板の所定の位置に開けられた穴へ、リード部品の足を一本ずつ通していきます。部品の向きや位置を間違えると正しく動作しないため、慎重さが求められる工程です。
挿入の方法は、部品の形状や生産する数量によって変わります。形が整っていて数が多い部品は、自動挿入機による機械化が可能です。一方、形状が複雑な部品や種類の多い少量生産では、作業者の手によって挿入されることが少なくありません。挿入が終わると、部品が抜け落ちないように足を軽く曲げて仮固定する場合もあります。
はんだ付け
部品を挿入したら、次ははんだ付けによって部品を電気的かつ機械的に接合します。DIP工程のはんだ付けでは、溶けたはんだの中を基板にくぐらせる方式がよく用いられます。基板の裏面に溶融したはんだを接触させ、穴と足のすき間にはんだを行き渡らせる方法です。
この方式は、多数の接合部を一度にはんだ付けできるため、効率の面ですぐれています。数量が少ない場合や、部分的な作業では、はんだごてを使った手作業も行われます。いずれの方法でも、はんだが穴の中までしっかり入り込み、適切な量で接合されていることが品質の決め手になります。
余剰リードのカットと検査
はんだ付けが終わると、基板の裏面には部品の足が長く飛び出した状態で残ります。このままでは他の部品と接触するおそれがあるため、不要な部分を適切な長さに切りそろえます。これがリードカットと呼ばれる仕上げの作業です。
最後に行われるのが検査です。はんだの量は適切か、つけ忘れや余分なはんだによる短絡はないか、部品の向きは正しいかといった点を確認します。検査によって不具合を早い段階で見つけることで、後の工程に不良品を流さずに済みます。こうした一連の流れを経て、DIP工程による実装が完了します。
DIP工程とSMTの違い
基板実装の方法として、DIP工程とよく対比されるのがSMTです。両者は実装の仕組みが異なり、得意とする場面も違います。ここで、それぞれの特徴を整理しておきましょう。
実装方法の違い
SMT（Surface Mount Technology）は、表面実装技術と呼ばれる基板の表面に部品を直接載せて、はんだ付けする方法です。基板に穴を開ける必要がなく、部品の足も穴に通しません。これに対してDIP工程は、穴に足を差し込んで固定する方法であり、両者の最も大きな違いはこの点にあります。
この仕組みの差は、扱える部品の大きさにも表れます。SMTは小さな部品を高い密度で配置でき、基板の小型化に向いています。DIP工程は穴を必要とするため小型化には限界がありますが、その分だけ接合部はしっかりと固定されます。それぞれに長所があり、優劣を一概に決められるものではありません。
それぞれが適した場面
SMTとDIP工程は、どちらか一方だけが使われるわけではありません。実際の基板では、両方の方法が組み合わされることがよくあります。それぞれが適した場面を整理すると、次のようになります。
- 小型の部品を数多く載せたい場合はSMTが向いている
- 強い固定力が求められる部品にはDIP工程が向いている
- 1枚の基板に両方の部品が混在する場合は、両方式を併用する
たとえば、細かな電子部品はSMTで実装し、コネクタや大型部品はDIP工程で取り付けるという形です。製品に求められる性能や、部品の特性に応じて方法を使い分けることで、小型化と信頼性の両立が図られます。どちらの工程も、基板づくりを支える欠かせない技術といえます。
まとめ
DIP工程とは、基板の穴に部品の足を差し込み、はんだ付けで固定する挿入実装の作業です。接合部の強度にすぐれているため、コネクタや大型部品など、しっかりとした固定が必要な箇所で重要な役割を果たしています。作業は、部品の挿入、はんだ付け、リードカットと検査という流れで進みます。
表面に部品を載せるSMTとは実装の仕組みが異なり、それぞれに得意な場面があります。小型化に向くSMTと、強度に向くDIP工程は、対立するものではなく、補い合う関係にあります。両者の違いを理解しておくことで、基板実装の全体像がより立体的に見えてくるはずです。基板づくりに触れる際の基礎知識として、役立てていただければ幸いです。
