要旨
本稿では、通信製品に使用されるプリント基板（PCB）の分類、材料選択、技術動向、設計ルール、加工基準について解説する。PCB設計者やプロセスエンジニアが使用するものである。.
プリント基板の目的と機能
電子通信システムには多くのプリント基板が使われている。これらの基板はハードウェアの機能部品である。身体の臓器のようなものだ。システムや端末の基板は回路を運ぶ。これらは骨格、配線、電力と信号の経路を形成する。.
プリント基板の種類
PCBを用途と技術で分類する。構造と機能によって、片面基板、両面基板、両面基板がある。 多層基板.
PCB基板材料の種類と特性
基板材料はリジッド基板とフレキシブル基板に分かれる。リジッド基板には、銅張フェノール紙積層板、銅張エポキシ紙積層板、銅張エポキシガラス繊維積層板などがある。これらはバインダーとしてフェノール樹脂またはエポキシ樹脂を使用する。補強材には紙や無アルカリガラス布を使う。片面または両面が銅箔で覆われた後、電気絶縁ラミネートになる。.
これらの基材の特性は、以下のような広く認められた国際規格に適合していなければならない。 IPC-4101 (リジッドおよび多層プリント基板用基材仕様）および関連する 国際電気標準会議 難燃性は、一般的に以下の方法で確認される。 UL 94 垂直燃焼定格 NEMA LI-1 / FR-4 の呼称は、ガラス・エポキシ積層板を識別するために国際的に使用されている。グローバルな製造のために材料を指定する場合、IPCの「スラッシュシート」（正確な樹脂／生地／銅の組み合わせ）またはIECの識別子を参照することで、世界中のサプライヤーや加工業者が同等の在庫製品を見つけ、一貫した性能を確保することができます。.
3.1 銅クラッド・エポキシ・ガラス繊維ラミネート
エポキシ樹脂をバインダーとし、ガラス繊維クロスを補強材として使用したラミネート。紙のラミネートよりも機械的強度、寸法安定性、耐衝撃性に優れています。の誘電率εは FR4 とFR5は4.3から4.9の間である。電気的特性は良好である。FR4は130℃、FR5は170℃まで動作する。FR4 は 130℃まで、FR5 は 170℃まで働きます。湿度の影響を受けにくい。そのため、通信機器に広く使用されています。.
3.2 多層基板用エポキシガラス繊維接着シート（プリプレグ）
ガラスクロスにBステージのエポキシ樹脂を含浸させたものです。多層基板を作る際に使用する。別々の 単層 または2層導電性パターン基板を貼り合わせる。ラミネート後、誘電体絶縁層として機能する。無アルカリガラスクロスにエポキシ樹脂を予備含浸させる。樹脂はBステージまで硬化する。最終的なプレスと成形の後、エポキシは完全に硬化する。その結果、剛性の高い多層PCBが出来上がります。.
3.3 自己消火性（難燃性）銅張積層板
これらの素材は、他の銅張積層板と基本的な性質は同じです。また、耐火性もあります。オーバーヒートした部品からの発火のリスクを軽減します。また、小さな延焼も抑えることができます。火災の安全が必要な場所に使用してください。.
3.4 銅被覆PTFE（テフロン）ガラス繊維ボード
銅張PTFE基板は、バインダーとしてPTFE（テフロン）を使用し、補強材としてガラス繊維を使用しています。その誘電特性は優れている。誘電損失が低く、正接損失（tgδ）は10-³オーダーです。誘電率範囲が広い。ニーズに合わせて様々な基材を選択できます。高温・多湿に強い。化学的安定性が高い広い温度範囲で使用できるこれらの特長により、高周波やマイクロ波通信用プリント基板に最適です。.
しかし、PTFEボードはコストが高い。剛性が低い。銅箔の接着強度が低い。このため、多枚数の多層基板は作りにくい。一般的なPTFE PCB基材は、Rogers、Taconic、Arlon、Metclad、GILから提供されている。.
3.5 銅被覆メタルコアPCB
メタルコアPCBとも呼ばれ、ガラス繊維強化素材の代わりに、さまざまな厚さの金属板（通常はアルミニウム）を使用する。特殊処理の後、金属表面は誘電体層で覆われます。誘電体は熱抵抗が低く、絶縁性が高く、強力な結合力を持つ。その後、必要な厚さの銅箔が誘電体表面に接着される。.
メタルコアPCBは、高密度アセンブリと高電力密度に使用されます。放熱性の高い電源回路に使用する。放熱性に優れ、寸法安定性に優れています。金属ベースはシールド効果もある。現在の製品では、バーグキストのようなサプライヤーや情報産業省51研究所のような研究機関の材料が使用されている。.
3.6 フレキシブルPCB基板材料
フレキシブルPCB 基板は、薄いプラスチックフィルムに銅箔を接着して作られる。一般的なプラスチックフィルムの基材は以下の通りです：
(1) ポリエステルフィルム。作業温度は80℃～130℃。融点が低い。はんだ付け温度で軟化変形する。.
(2) ポリイミドフィルム。柔軟性がある。はんだ付け前に熱処理により吸湿した水分を除去する。乾燥後は安全にはんだ付けできます。一般的な粘着タイプのポリイミドフィルムは150℃での連続作業が可能。FEPを中間フィルムとし、特殊融着剤を使用したポリイミド材料は250℃での作業が可能です。.
(3) フッ素化エチレンプロピレンフィルム（FEP）。ポリイミドやガラスクロスと併用されることが多い。柔軟性に優れている。耐湿性、耐酸性、耐溶剤性が高い。.
PCB技術開発の主な動向
PCB開発の主なトレンドは高密度化である。高密度化の方法としては、細線化、小径ビアホール化、多層化、ブラインドビア化、埋設ビア化などが挙げられる。高密度（HDI）のための一般的なプロセスは、ビルドアップ多層（BUM）技術である。.
銅張エポキシガラス繊維積層板の主な性能指標と銅箔厚さの選択
厚みや銅箔の厚み以外にも、積層板にはさまざまな特性があります。剥離強度、反り、絶縁強度、絶縁抵抗、誘電率、誘電正接、耐ヒートショック性、吸湿性、難燃性などです。銅被覆エポキシガラス繊維ラミネートの技術的要件はGB/T4725に適合する必要があります。.
銅箔の厚さは、プリント導体の精度と製造時の最小導体幅に大きく影響します。一般的なルールは、銅が厚いほどエッチングのアンダーカットが大きくなる。印刷導体はより狭くなる。導体幅が小さくなりすぎると、製造できなくなります。そのため、プリント基板の最小導体幅を設定する際には、電流、配線密度、その他のルール以外に、銅の厚さを考慮する必要があります。.
データによると、35μm銅箔の場合、導体幅は0.15mm以上であるべきである。18μmの銅箔の場合、導体幅は0.1mm以上であるべきである。.
PCBアウトラインの選択、厚さ、シングルボードサイズ
6.1 シングルボードのアウトラインの選択
プリント基板は通常、縦横が同じような長方形を使う。異形の基板は避ける。線の移動やラックへの挿入を容易にするため、角には小さな丸い円弧や面取りを使用することがある。.
非常に小さい基板（例えば100mm×100mm以下の基板）はパネル化する。1つの製品に使用する複数の種類の基板が、同じ層数、同じ厚さ、同じ誘電体層、同じ銅の厚さ、同じ数量である場合は、1つのパネルにまとめる。.
6.2 PCBの厚さ
基板の厚さは、機能、部品の質量、適合するコネクタの仕様、基板のサイズ、機械的負荷によって選びます。変形しやすい大きな基板には、リブやフレームを追加して強化する。.
300mm×250mm以下の基板では、1.6mmが一般的。バックプレーンや大型の単板は2mm以上の厚みが必要。しかし、プレス能力では加工に限界がある。一般的に厚みは4mm以下が望ましい。.
6.3 PCB 外形寸法シリーズ
ラックに設置しない PCB については、GB9315 を参照してください。キャビネットでは、エッジコネクタ付きのプラグインPCBが一般的です。.
注意事項と簡単なアドバイス
- 規格を満たし、メーカーが在庫できる材料を選ぶ。そうすることで、遅れを減らすことができる。.
- 高周波基板では、低損失と安定した誘電率が必要な場合、PTFEベースの材料を使用する。コストと製造限界を確認してください。.
- ヒートクリティカルなパワーボードには、熱の拡散を良くするためにメタルコアボードを検討する。.
- フレキシブル回路の場合は、はんだ付けや温度に応じてポリイミドやFEPのタイプを選ぶ。吸湿する場合は乾燥させる。.
- HDI設計では、ビアとレイヤービルドを早めに計画する。ブラインド・ビアや埋設ビアが多数必要な場合は、ビルドアップ法を使用してください。.
- 最終的な厚さ、レイヤー対コアの厚さ、必要な場合はレイヤーあたりの銅の重量、どのレイヤーが信号でどのレイヤーがプレーンか、重要なネットの目標インピーダンスなどである。正確なプリプレグシートが要求され、設計者が自信を持って指定できる場合を除き、プリプレグの配置はインピーダンスと総厚を満たすようにメーカーが設定することを追記する。.
