堅いPCB
飛行機から通信機器まで、私たちは日々、テクノロジーの驚異を目にしています。これらの素晴らしいものはすべて、リジッドPCBの製造によってのみ可能になっています。ノートパソコンを使っていて、その仕組みに疑問を抱いたことがあるなら、その重要なモジュールがリジッドPCBに依存していることをご存知でしょう。車の電子ダッシュボードや、あなたが使っているあの派手なスマートフォンも、すべてリジッドPCBのおかげです。これほど多くの用途があるため、リジッドPCBの製造は非常に困難であると考えても間違いないでしょう。この記事を読み進めれば、リジッドPCBの製造方法を正確に理解できるでしょう。
PCB製造において、MOKO Technologyは世界をリードするパイオニアです。当社のPCBボードは最高品質で、非常に耐久性に優れています。リジッドPCB、多層フレックスPCB、リジッドフレックスPCBなど、幅広い種類のPCBを提供しています。当社は、お客様にご満足いただける高度な技術体制を整えています。さらに、専任の研究開発スタッフを擁し、いつでもお客様をサポートいたします。当社と提携いただければ、貴重なリソースを活用できます。そのため、最小限のコストで、貴重な時間を大幅に節約しながら、電子製品を製造することができます。
リジッド PCB サプライヤーとして、弊社は次のことをお手伝いできます。
1) プロジェクト評価
経験豊富なエンジニアがお客様のご要望を徹底的に検討・分析いたします。その後、部品選定、コスト削減、そして実現可能性レポートの作成までサポートいたします。
2) ハードウェアの開発
当社は複雑なハードウェアの開発において長年の経験を有しており、お客様が必要とするハードウェアとファームウェアを、当社のチームが誠心誠意開発いたします。
3) 工業デザイン
私たちのチームは、お客様の製品アーキテクチャに最適な実用的な設計をご提案いたします。そのために、優れたCAD技術を活用します。
4) テスト
リジッドPCBに関しては、適切な試験は経験的に行う必要があります。そのため、当社ではすべての製品に対して社内試験・検査サービスを提供しています。
5) 認証
当社は国際規格に準拠し、関連する産業認証を取得しています。そのため、お客様のニーズに応じて、RoHS、CE、FCC認証を迅速に提供できます。
1) 材料の準備
まず、ベアボーン基板から始めます。次に、化学薬品を塗布して洗浄します。その後、感光性フィルムを貼ります。これは、基板にいかなる損傷も与えないようにするためです。
2) 回路パターンの露光
次に、基板上にそれぞれの回路パターンを配置します。この工程では、基板に紫外線を照射します。これにより、回路図が基板上に確実に転写されます。
3) エッチング
次に、回路パターンがPCB基板上に永久的に残るようにエッチングを行います。そのために、自動ハンドリング装置と特殊な化学エッチング装置を使用します。
4) 掘削
次に、回路パターン上に穴を開け始めます。穴は標準仕様に従って所定のサイズにする必要があります。
5) 銅メッキ
次に銅めっきの工程に入ります。この工程では、基板に銅を塗布します。これにより、多層にわたる電気接続が可能になります。
6) カバーレイの適用
次に、PCBの上にカバーレイラミネートを貼り付けます。これによりPCBを保護し、性能を向上させることができます。そのため、この工程は手作業でも自動でも行うことができます。
7) 補強材の適用
補強材は支持部材として機能し、歪みや緩みを防ぐために使用します。そのため、補強材を効果的に適用するには、熱や圧力を加える必要があります。
8）取り付け
最終工程はPCBの組み立てです。リジッドPCB設計の実装には、PTH（Plated Through Hole）技術がよく用いられます。この工程では、ドリルで開けた穴を通してリード線を塗布し、PCBの反対側のパッドにリード線をはんだ付けします。
優位性
- コンパクトで軽量なので、梱包も簡単です。
- ハイエンドのアプリケーションを扱う場合、信頼性と耐久性が高まります。
- これらは優れた熱安定性を備えているため、航空宇宙および原子力用途に適しています。
- 化学薬品、放射線、そして刺激の強い油に対して優れた耐性を示します。そのため、過酷な環境でも安心して使用できます。
- 両側から取り付けられるような設計も可能です。
- 幅広い材料オプションをご用意しており、お客様のご要望に柔軟に対応いたします。
- 振動、応力、衝撃に耐えられるよう特性を強化することができます。そのため、産業用途に最適です。
デメリット
- 製造工程は非常に複雑です。そのため、中小企業はしばしば重大な問題に直面することがあります。
- 製造には高度な設備が必要となるため、多額の資本が必要となります。
- 資材の取り扱いには熟練した経験豊富な労働者が必要です。
- 硬い PCB の厚さは脆くなりやすく、特定の条件下ではシステム障害につながる可能性があります。
修復とリフローは非常に困難であり、ほとんどの場合実用的ではありません。
どちらにも長所と短所があり、それぞれ独自の特性を持っています。そのため、それぞれ異なる用途に適しています。ただし、それぞれの適性と用途は、お客様固有のニーズと要件によって異なります。そのため、ここでは一般的なガイドラインのみをご参照いただければと思います。過酷な条件にさらされるハイエンドアプリケーションの場合は、リジッド基板をお選びください。一方、比較的条件が穏やかなミッドレンジアプリケーションの場合は、フレキシブルPCBをお選びください。
1) 産業オートメーションとエレクトロニクス
リジッド基板は、ハードコアな産業用アプリケーションのサポートに使用できます。多層PCBを使用することで、埋め込み接続を作成し、インピーダンスを制御できます。さらに、高周波、高電力、高電圧が関わるアプリケーションにも使用できます。代表的な例としては、ロボットアーム、コンベアベルト、圧力コントローラー、ガスタンクモニター、温度コントローラーなどの自動化が挙げられます。
2) 医療用途
幅広い医療用途にも活用できます。ただし、大型機器にのみ使用されているため、医療分野では用途が限られています。代表的な例としては、EMG（筋電図検査）装置、断層撮影装置、MRIシステムなどが挙げられます。
3) 航空宇宙用途
航空宇宙分野は、過酷な環境と条件で知られています。主な課題としては、高温、摩擦、高圧などが挙げられます。そのため、この分野においてリジッド回路基板は非常に有効です。高品質な基板と優れたラミネートを用いて設計できるためです。代表的な例としては、コックピット機器、温度センサー、制御機構、ルーティング機器、ダッシュボード計器、ブラックボックス機器などが挙げられます。
4) 自動車用途
自動車ではリジッド基板が多用されています。自動車は過酷な条件に耐えなければなりません。そのため、リジッド基板は積層構造になっているため、エンジンから発生する高熱から基板を保護することができます。さらに、リジッドプリント基板は、自動車のダッシュボードやAC/DC電力変換器としても使用できます。さらに、トランスミッションユニット、ジャンクションボックス、電子計算機ユニット、配電装置などにも非常に役立ちます。
基板層
- 基板層の製造には主にグラスファイバーを使用します。
- しかしながら、当社では基板の製造にFR4を多用しています。これにより、PCB基板に剛性と堅牢性が付与されます。
- さらに、エポキシ樹脂やフェノール樹脂も基材として使用されています。これらはより経済的ですが、FR4よりも劣り、悪臭があります。
- フェノール樹脂は低温でも劣化します。そのため、はんだ付けを長時間続けると、層間剥離が発生する可能性があります。
銅層
- 基材の上に銅箔を貼ります。これは基板の積層板として機能します。そのため、貼り付ける際には接着剤と追加の熱を使用する必要があります。
- 通常、PCB基板の両面には銅箔が施されていますが、安価な製品の場合は1層のみの箔で妥協する場合もあります。
- 銅箔の厚さは、要件とニーズに応じてボードごとに異なります。
ソルダーマスクレイヤー
- 銅積層の上にはんだマスクを配置します。
- この層を追加することで、断熱性が向上し、あらゆる損傷からよりしっかりと保護することができます。
シルクスクリーンレイヤー
- ほとんどの場合、はんだマスクの上にシルクスクリーンの層も配置します。
- これは、PCBボード上のあらゆる記号や文字を伝達できるようにするためです。これにより、ユーザーはボードをよりよく理解できるようになります。
シルクスクリーンでは主に白色を使用しますが、赤、黄、黒、グレーなどの色もご用意しております。
リジッド回路基板の製造において最も重要なことは、基板と積層板の熱係数が互いに整合していることを確認することです。その他、主な仕様は以下の通りです。
| 層 | 1-50層 |
| 材料 | FR-4、CEM-1、高TG、FR4ハロゲンフリー、FR-1、FR-2、アルミニウム |
| 板厚 | 0.2〜7 mm |
| 最大仕上げ板面 | 500 500 *ミリメートル |
| 最小ドリル穴サイズ | ２０ mm |
| 最小線幅 | 0.075 mm（3ミル） |
| 最小行間隔 | 0.075 mm（3ミル） |
| 表面仕上げ・処理 | HALS/HALS鉛フリー、化学スズ、化学金、浸漬金、浸漬スライバ/金、OSP、金メッキ |
| 銅の厚さ | 0.5-4.0オンス |
| ソルダーマスクカラー | 緑/黒/白/赤/青/黄 |
| 穴の公差 | PTH: ±0.076、NTPH: ±0.05 |
