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パターン設計

プリント基板とは

情報化社会ともいわれている現代は、身の回りに電子機器があふれています。 そして、それらには抵抗、コンデンサ、集積回路といった電子部品が使われています。
これらの部品をひとまとめに集約して、電子機器の中に収める為にプリント基板が使われています。 電子部品の基礎になる部分を担っているのがプリント基板です。
今日の電子機器には無くてはならない部品といえます。

携帯電話やパソコンといった情報機器から冷蔵庫や洗濯機、電子レンジといった生活家電にもプリント基板は使われています。
では、そんな身近な電子機器であるパソコンやテレビの内部をのぞいて見ましょう。 電子部品が半田付けされた緑色の板状の部品もしくはシート状の部品が入っています。
これがプリント基板です。このプリント基板は単に電子部品を固定する為だけの板ではありません。 電子的にも大きな役割を担っています。

今回はそんなプリント基板の役割や種類、材質などについて紹介致します。 これらを知る事により、プリント基板の重要性について理解していただければと思います。

プリント基板の名称

プリント基板には当然ですが、正式名称があります。

プリント配線板 (printed wiring board)

電子部品がはんだ付けされていない配線だけの板(一般的に緑色)をさします。 この『プリント配線板』が正式名称となりますが、これが色々な呼び方をされています。
プリント基板、基板、プリント板、P板、生基板、生板、PWBなどがあります。

プリント回路板 (printed circuit board)

プリント配線板に電子部品が半田付けされ、電子回路が形成されている状態の物をさします。
これも『プリント回路板』が正式名称ですが、色々な呼ばれ方をされています。
ベアボード、ユニット、実装基板、アッセンブリ―などです。

この【プリント配線板】と【プリント回路板】が混同して使われる事が多く見受けられます。 ちなみに、電子業界の”キバン”は【基盤】ではなく【基板】です。 これも混同していますね。

プリント基板の役割

プリント基板には回路設計者の意図に従ってパターン設計された回路が、銅箔により形成されています。 そこに電子部品を半田付けする事により役割を果たします。
このプリント回路板に通電させる事によって、電気的な働きをします。 従って、プリント基板の役割はそのプリント基板の回路や搭載する部品によりそれぞれ違ってきます。

近年、電子機器はどんどん小型化が進んでいる為、それに伴いプリント基板もよりコンパクトにする事が求められています。 配線を高密度化する為に配線層を増やす多層化、配線の幅と間隙を縮小する配線の微細化、が進んでいます。
またビアのサイズを小さくし配線の高密度化も行っています。 電子部品の基礎であるプリント基板を充実させる事で、その役割の向上を図っています。

プリント基板の種類
リジッド基板

硬質基板とも呼ばれるリジット基板は、強度の高い部品(銅やエポキシ樹脂等)が使用されることが多く、電子部品の実装がしやすい基板です。

フレキシブル基板

電子機器の可動部分に使われることの多いフレキシブル基板は、プラスチックフィルムなどを使用して、折り曲げられる柔軟性の高さが特徴です。

リジッドフレキシブル基板

リジッド基板とフレキシブル基板を組み合わせたプリント基板がリジットフレキシブル基板です。柔軟性の高さと強度の高さを併せ持った基板となりますが、サイズが多くくなりやすい基板でもあります。

ビルドアップ基板

限られたスペースに精密な配線を必要とする、小型の電子機器に使われることの多いビルドアップ基板は、絶縁層によって多層に組み合わせて導体を通し、各層に穴をあけて接続することで、高密度化・高集積化が可能になった基板です。

片面基板

リジット基板の片面のみに銅箔があり印刷・電子部品の実装をしたものです。コスト削減ができるメリットを持つ反面、片面基板の設計には多くの制約があり、複雑な電子回路の形成には向きません。

両面基板

リジット基板の両面に銅箔があり印刷・電子部品の実装をしたものです。コストはかかりますが、配線を交差させることができるため、複雑な回路に適した基板となります。

プリント基板の材料

プリント基板の材料は銅張積層板と呼ばれています。多く使われているのはガラス系の基材になります。
そのガラス系基材の中でも細かく分類されており、今回はその中でも代表的な材料について説明します。
尚、材料はアメリカの規格(ANSI・NEMA)で呼ばれる事が多く下表の様になっています。

基材
ANSI・NEMA規格
JIS規格
紙+フェノール樹脂
FR-1
PP
ガラス織布+エポキシ樹脂
FR-4
GE
ガラス不織布+エポキシ樹脂
CEM-3
CGE
紙フェノール基板(FR-1)

古くから使われている材料で主に片面基板に使用されています。穴にメッキを施すスルーホール形成はできません。
しかし、穴に銀ペーストを充填してスルーホールを形成する銀スルーホール基板に使用されています。

ガラスエポキシ基板(FR-4)

最も汎用性の高い材料です。ガラス繊維を編んだ織布にエポキシ樹脂を滲みこませた材料で、多層板のほとんどがこの材料を使用しています。
材料の厚みも薄物から厚物迄用意されており、幅広い分野で使われています。

ガラスコンポジット基板(CEM-3)

CEM-3はガラスマットと紙基材にエポキシ樹脂を滲みこませた材料で、ガラスクロスの特性と紙の特性を生かした複合材です。
ガラスクロス基板に近い特性を持ち、特に打ち抜き加工が可能で外形を金型抜きする事も出来ます。

これらの絶縁材料に銅箔を貼り付け回路を形成しています。この銅箔の厚みも幅広く用意されており用途により厚みを選択出来ます。

プリント基板のメリット

プリント基板のメリットを考える前に、部品配線の歴史を振り返ってみます。
プリント基板が広く普及する以前は、電子機器の配線は絶縁被覆された銅線の端を各部品に半田付けしていました。
この作業は複雑で手間のかかるものでした。またこの銅線がいわば回路の役目で、この線材作りも大変時間を要する作業でした。 これら全ての作業が手作業で行われ組立工数、検査工数すべての工程で時間を要し量産には対応できませんでした。
また手間がかかる割に誤配線のリスクも高く信頼性に欠ける物でした。この状態を解消したのがプリント基板です。

生産性の向上

プリント基板によって回路が形成されている為に、銅線による半田付けは必要ありません。
部品の配置も基板上の決められた位置に半田付けをすれば良いので、実装の自動化も可能です。
これにより大幅な生産性の向上が図れます。

品質の向上

手作業による線材の半田付けから自動実装になる訳ですから品質は当然向上します。
また、検査も人による目視検査から検査機での検査が可能になります、品質保証の面でも信頼できる製品になります。

製品の小型化に対応

各種部品をプリント基板という1枚の板に収める事により製品の小型化に対応出来ます。
プリント基板でコンパクトにまとまる事により、製品のデザインの検討や小型化の検討に大いに貢献出来ます。

コストの削減

自動化による工数の削減、品質向上による不良品の削減、コンパクトになる事により材料の削減。
これらはすべてコストの削減に繋がります。

プリント基板はオーダーメイド

抵抗やコンデンサなど電子部品の大部分は、メーカーが違っても仕様が同じで互換性がある部品を探す事は案外簡単です。
一方プリント基板はオーダーメイドで、設計者の意図に従って製造される部品です。
従って、他で同じ物を探しても他では調達できません。
注文の時点でデータを吟味し、設計者と綿密な仕様を打ち合わせした上で製造に入ります。
万一、製造でトラブルが発生した場合でも、他のメーカーで互換性のある基板を探す事は出来ません。
だからこそプリント基板の製造は信頼のおける所に依頼する必要があります。

プリント基板は電子機器に大きなメリットをもたらしています。

プリント基板についてのご相談は基板屋シーネックスにお任せください

プリント基板は、その材料や特性によって、さまざまな特徴を持ちます。想定している使用用途や環境に適したプリント基板の材料をお選びいただくことで、優れたパフォーマンスを発揮します。逆に、不適切な材料を選んでしまうと、想定を下回るパフォーマンスしか発揮できない場合もありますので、それぞれの材料の特性をご認識された上で、最適なプリント基板の材料をお選びください。
基板屋シーネックスでは、プリント基板の材料を各種ご用意しておりますので、お客様のご要望に応じて最適なプリント基板の材料をご提案し、製造しております。
製造日数、仕様、価格等はご要望の内容により異なります。まずは「見積もり依頼」ページからお気軽にご連絡ください。

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