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プリント基板とは?

プリント基板とはイメージ

プリント基板はICや抵抗、コンデンサなどと同様に、電子機器のための重要な電子コンポーネントの一つです。
ウェアラブルデバイスなどの小型IoT機器からサーバ、医療機器、産業ロボット、自動車、航空機に至るまで、ありとあらゆる機器において使用されており、今やどんな電子機器もプリント基板なしでは作れなくなっています。

ここではプリント基板とは何なのか? プリント基板にはどんな種類のものがあるのか? など、プリント基板に関する基礎の基礎をわかりやすくご説明いたします。

  • プリント基板とは
  • プリント基板の機能と役割
  • プリント基板の種類
  • プリント基板が出来るまで
  • プリント基板用語集
  • 基板のふるさと

プリント基板とは

 プリント基板とは、絶縁体の基板上や内部に導体の配線のみが施され、電子部品が取り付けられていない状態のプリント配線板(PWB=printed wiring board)と、電子部品がはんだ付けされて、電子回路として動作するようになった状態のプリント回路板(PCB=printed circuit board)の総称です。
 プリント配線板はベアボード(Bare Board)、生板(なまいた)、生基板(なまきばん)などとも呼ばれています。JISでは基板をプリント配線板とプリント回路板を明確に区別しております。
 プリント基板が実用化され始めたのは1950年頃で、それ以前は部品をシャーシやラグ端子板に固定、または空中に浮かせるなどして、これら部品を絶縁された線ではんだ付けして、接続していました。プリント基板の実用化により電子機器製造は飛躍的に合理化され、大量生産が可能となり、製品の品質も安定するようになりました。

  • 50年ほど前には良く見られた配線画像50年ほど前には良く見られた配線
  • 電子部品が取り付けられている状態のプリント基板画像電子部品が取り付けられている状態のプリント基板

プリント基板の機能と役割

 プリント基板は、回路を構成する電子部品同士の電気的な接続と、絶縁、部品の機械的な配置、固定をします。電気的な接続の役割としては、信号を伝える(信号伝送)と電力(パワー)を送る(電力伝送)があります。
※特殊な例として高周波数回路を形成しアンテナとして利用する事もあります。

 コピー性の高さから量産時には生産性の向上に寄与し、電子機器の高速化・高密度化が進むことで、その心臓部となるプリント基板の重要性が一段と増しています。今後はウェアラブルデバイスなどの小型IoT機器の普及により、さらなる高密度化が求められるようになってくるとともに、プリント基板の多様化も求められてきます。

プリント基板の種類

 プリント基板には配線板が硬いリジット基板(Rigid board)と折り曲げられる柔らかいフレキシブル基板(Flexible board)があります。

 電子材料であるプリント基板の多用化が進み、各基材メーカーより様々な材料が新しくラインナップされてきています。ここでは一般的に使用されるプリント基板の材質と種類をご紹介します。

基板の材質

品種 一般的な呼称 特徴
FR-1 紙基材フェノール樹脂銅張積層板 加工がしやすい反面、耐久性が低く反りが生じやすい
FR-4 ガラス布基材エポキシ樹脂積層板 高絶縁性、高強度性、耐熱性
FR-5 ガラス布基材エポキシ樹脂基板(耐燃性) FR-4より高い特性、主に車載向け
CEM-3 ガラスコンポジット基材エポキシ樹脂銅張積層板 安価、加工が容易
PI ポリイミド フレキシブル性、耐熱性
PET ポリエステル フレキシブル性

基板の種類

種類 特徴
片面基板 片側に配線の印刷や電子部品の実装が施されているものです。配線が1平面にあるため、配線が交差するような複雑な回路を構成することはできませんが、コストを低く抑えることが可能となります。
両面基板 両面に配線の印刷や電子部品の実装が施されているものです。両面の配線で立体交差が可能なため、片面板に比べより密度の高い配線をすることができます。
多層基板 内部にも配線する層を形成し、プリプレグという接着シートで必要数を積層接着し、1枚の板にしたものです。
フレキシブル基板 ポリイミドなどのフレキシブル性のある材料を用いることで、柔軟性を持たせたプリント基板です。折り曲げる必要がある箇所や、可動部との接続に使われます。
ビルドアップ基板 コアとなる多層プリント配線板の上に絶縁層をつくり、その表面に導体パターンをつくります。このパターンと、絶縁層にビアと呼ぶ微細な穴をあけ、めっきで接続します。これを繰り返して、幾層もの導体層と絶縁層を積み上げる工法です。
厚銅基板(大電流基板) 大電流を扱う機器として工場の配電盤、工作機械、産業機械、自動車、電車、ロボットなどがあります。自動車用の機器の電流は2〜100Aといわれ、このような大電流の用途に使われています。
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