初心者のためのPCBの基礎！今すぐ集めよう！

PCBとFPCBを使い始めた場合、PCBについて多くの質問をする必要がありますが、PCBは私たちの家庭で使用するアプライアンスの重要なコンポーネントです。

PCBにより、エンジニアは回路内のコンポーネントをより組織化された方法で接続できるようになり、事故につながる可能性のある多くのワイヤーを互いに交差させる必要がなくなりました。

最新のテクノロジーにより大規模な生産が可能になり、コストが大幅に削減されることに注意してください。この記事では、PCB、PCBの製造に使用される材料、価格、およびPCBが受けるプロセスについて詳しく説明します。

PCBとは何ですか、またどのように作られていますか？

プリント回路基板（PCB）とは、ガラス繊維、ラミネート材料、または複合エポキシで作られた基板のことで、抵抗、トランジスタ、集積回路などのさまざまなコンポーネントに接続する導電性の経路があります。

導電性のトラックまたはパッドを介して電気部品をサポートおよび接続します。電子部品は、いくつかの特定の機能を実行するためにPCBにはんだ付けされています。

図1PCBボード

PCB基板

柔軟性があります。 PCBとFPCBは、PCBが剛性であるか、WellPCBが国内および国際市場でDCモーターコントローラーを提供するかを決定するベース材料（基板と呼ばれる）を含む材料の層でできています。また、使用する基板によって、PCBが耐えられる温度範囲が決まります。

基板は、多くの場合、材料を直接レイアウトし、エポキシ樹脂をスプレーして、許容可能な厚さに数回転がすことによって作成されます。もう1つの重要な考慮事項は、PCBの誘電率/透磁率です。この機能は、高周波信号を使用するデバイス用のボードを設計する際に不可欠です。

銅

プリント回路基板が機能するには、銅の単層または多層のいずれかが必要です。メーカーは、基板の上面または両面に銅の層を配置することを選択できます。基板材料と銅を交互に配置する複数の層を設けることも可能です。

銅の層がたくさんあるPCBがたくさんあります。それらのいくつかは16以上の銅層を持っています。

通常、銅の厚さは使用される基板よりも薄いです。銅の主な役割は、ある地点から別の地点に電子を運ぶことです。メーカーは、熱と圧力を組み合わせて銅を基板に結合します。

この結合プロセスにより、銅と基板の間の結合が確保されます。このプロセスにより、穴あけプロセス中の破損に対する耐性が高まります。銅は、リサイクルプロセスで回収できる材料の1つでもあります。

PCBソルダーマスク

基板と銅層が融合した後、PCBを損傷する可能性のある方法で銅が酸化および錆びる可能性を減らすために、めっきを保護する必要があります。したがって、PCBを保護するために追加の層を作成する場合は、はんだマスクを使用する必要があります。

素材は通常緑色です。ただし、メーカーは必要に応じて他の色を選択する場合があります。

PCB製造プロセス

PCBの製造プロセスは、必要な材料（基板と銅を含む）を組み立てることから始まります。次に、圧力と熱を加えることにより、基板を銅に取り付けます。

最後に、このプロセスには、トラックの作成、エッチングプロセスによる不要な銅の除去、製造前のボードの欠陥のテストも含まれます。

両面PCBの基本的な紹介

PCBボードは、ますます私たちの日常の電子機器の一部になっています。ボードは、コンポーネントをはんだ付けできるインターフェースを提供します。

PCBは、単層、二重層、または多層の場合があります。片面PCBボードは安価ですが、複雑な状況では展開できません。製造業者は、高密度で複雑なケースで使用できる両面PCBの設計と製造を余儀なくされています。

2.1両面PCBとは

図2両面PCB

両面PCBは、ボードの両側で回路とコンポーネントを相互接続する柔軟性をエンジニアに提供するPCBの一種です。これにより、ユーザーはPCBの底面と上面の両方にコンポーネントをはんだ付けすることができます。これにより、メーカーは、困難な状況で使用するためのより多くの機能に対応できる複雑なパネルを設計できます。

相互接続の柔軟性を提供する以外に、ボードは電磁干渉も排除します。この機能により、複雑な回路の設計がはるかに簡単になります。両面PCBにより、PCBをより高度な技術のアプリケーションで使用することも可能になりました。

最上層のルーティングと最下層へのトレースを可能にすることで、PCBの価値が以前よりも高くなりました。

2.2両面PCBの利点

両面PCBは、エンジニアにより多くの柔軟性を提供します。それらはまた、時間の経過に伴う回路密度の増加を収容します。これらの要素は、片面PCBで作業するエンジニアには適用されません。片面PCBは、コンポーネントを取り付けるためのスペースが限られています。

第二に、両面PCBは最近安価であり、1日の予算からあまり圧迫されません。

最後に、より多くの部品をより小さな領域に配置できるため、両面PCBはサイズが小さく、より小さなデバイスの製造に利用できます。

PCB銅の厚さ

PCBボードは、コンポーネント間の電流の流れを可能にします。これは、PCB上のルートが重複せず、それらの間に十分なスペースがあることを確認することによって行われます。

ワイヤが重なると短絡が発生する可能性があるため、十分な銅の厚さのPCBボードを使用するとこの問題が解消されます。通常、PCB銅の厚さはオンスで測定され、コースが設計された仕事を実行できるかどうかを決定します。

図3PCB銅の厚さ

3.1PCB銅の厚さ

したがって、銅の厚さは、1オンスの銅が1平方フィートの領域で圧縮されたときに得られる結果を指します。 PCBの。 PCBを設計するとき、エンジニアはPCBの作成を支援するためにオンスをミルに変換する必要があります。

図2は、銅層とPCB層がさまざまな層の形でどのように見えるかの概要を示しています。

3.2銅線トラックの設計

エンジニアは、PCBを設計する際に常に注意を払う必要があります。 PCBの厚さが、回路が必要とするすべてを満たすのに十分であることを確認する必要があります。

エンジニアとして、厚さを1オンスに保つ必要があります。 PCBが、PCBを流れる必要のある指定された量の電流に対応できるようにするため。

より多くの電流を必要とする回路では、抵抗を最小限に抑えるために銅の厚さを増やす必要があります。 PCBエンジニアは、特定の機能を実行する回路を設計するときに必要な銅の厚さの量を決定するために計算を実行できます。

銅の厚さは、PCBボードのコストに影響を与える場合があります。また、銅の厚さによって、設計者がPCBをエッチングして余分な銅を簡単に除去できるかどうかが決まります。

したがって、PCBの設計者は、特定のアプリケーションに使用するPCBを設計する前に、厚さを評価する必要があります。

ヒートシンクPCB-知っておくべきルール

PCBテクノロジーが進歩するにつれて、新しい課題が発生するため、エンジニアは24時間体制で作業して問題を克服する必要があります。

ボード上の温度上昇につながる熱の発生は、ほとんどのエンジニアが克服しようと努力している問題です。この課題により、設計者は既成概念にとらわれずに考え、発熱と電気損失を最小限に抑える方法を見つける必要がありました。

ヒートシンクの発明は、回路温度を調整するそのような試みの1つです。ヒートシンクは、熱を均等に分散し、過度の集中温度を最小限に抑えるのに役立ちます。

たとえば、高速マイクロプロセッサを含む回路では、多くの熱が放散されます。熱を吸収するヒートシンクがないと、高温によってコンポーネントが損傷する可能性があります。

特にICは多くの熱を発生し、過剰な熱を吸収して伝達するためにヒートシンクを必要とします。

図4ヒートシンク

4.1金属製ヒートシンク

このタイプのヒートシンクは、穴にネジで締めることでボードに取り付けることができます。ヒートシンクは、エポキシまたはその他の場合にはサーマルテープを使用して本体に貼り付けることができます。

ヒートシンクにスプリングとクリップが付属している場合は、ヒートシンクを加熱するコンポーネントに取り付けることができます。

PCBのヒートシンクが重要な役割を果たしていることに注意してください。主に、PCBが大電流の回路で使用されている場合です。たとえば、IGBT、TRIACS、MOSFETなどのディスクリート半導体は大量の熱を発生し、PCBから（多くの場合ヒートシンクを介して）逃げる必要があります。

4.2ヒートシンクを内蔵したSMDコンポーネント

ヒートシンクが組み込まれたSMDコンポーネントがたくさんあります。このようなメンバーには、PMICやMOSFETが含まれます。これらのデバイスには、回路に接続されてからドレインに接続されたヒートシンクが組み込まれています。

4.3ヒートシンクPCBの熱設計に関する考慮事項

上記の説明から、デバイスの使用中に発生する可能性のある熱の問題に対処するために、電源デバイスには適切なPCBレイアウトとヒートシンクが必要であることは明らかです。

4.4ヒートシンクを扱う際に考慮すべき設計ガイドライン

•ヒートシンクが約40℃の温度で1ワットの電力を放散するには、断面積が2.4in2である必要があります。外部冷却ファンを使用すると、値は1ワットあたり約1.2in2に減少します。

•提案された2つの方法が機能しない場合は、一般的なヒートシンクを使用することをお勧めします。

また、銅をボードの端まで伸ばします。 •上記のパラメータは、銅層が一般に熱を発生するコンポーネントと結合することを前提としていることに注意してください。この議論は、銅層がPCBの熱層として機能することを意味します。

•PCBで多くの熱を発生する複数のコンポーネントを使用する場合は、それらを互いに数インチ離して配置することをお勧めします。 PCBを均一に加熱することができます。

•PCBのビア数が多いほど、熱伝達は常に高くなります。ビアは、熱を発生しているコンポーネントの部品と熱的に接触しています。

•高出力アプリケーションの場合は、プレーン間の銅の重量を増やしたPCBの使用を検討することをお勧めします。

製造コストの内訳

PCBの組み立てと製造は、非常に多くのステップを伴う退屈な作業です。これには、材料を収集し、準備し、PCBに製造するプロセスが含まれます。

また、PCBのエッチング、ラミネート、穴あけ、パッケージングも含まれます。これらの各ステップには、PCBの製造にかかる総コストで構成されるコストが伴い、最終的な販売価格に含める必要があります。

各部品からPCB製造コストの内訳を作成するにはどうすればよいですか？

5.1材料費

図5PCB材料

PCBの最終価格を決定する主な要因は、原材料のコストです。製造コストを理解するときは、PCBの層、製造に使用される材料、およびPCBのサイズを考慮する必要があります。

金、ニッケル、銅、銀、グラスファイバー、鉛、エポキシ樹脂、およびさまざまな化学物質は、PCBの製造に使用する必要のある材料です。また、組み立てる必要のあるコンポーネントの数を見積もる必要があります。

また、組み立てるPCBのタイプは、PCBの最終的なコストを決定するのに役立つため重要です。たとえば、両面PCBの製造は、片面PCBよりもコストがかかります。

両面PCBはより多くのはんだを使用するため、SMTマシンプログラミングを使用する必要があります。これらの要件により、これらのPCBのコストが増加します。同様に、多層PCBの製造は、両面PCBの製造よりもコストがかかります。

PCBのコストを増加させる重要な項目は、材料の価格だけでなく、PCBの厚さ、PCBに付属するインピーダンス、および穴の直径にも限定されることに注意してください。

コストには、コンポーネントを含め、PCB距離を輸送する必要もあります。 PCBの価値を計算する際には、他の周辺要因が関与する必要があります。

使用する銅の厚さは、製造コストに影響を与える要因の1つです。厚い銅を使用するとインピーダンスが増加し、より多くの電流が必要な領域にPCBを配置できるようになります。

エネルギー、水、輸送コストなどの他の外部要因により、生産コストが増加する可能性があります。 PCBの製造コストの計算にも含める必要があります。

5.2人件費

PCB製造の最終価格を決定する上で、人件費も重要であることに注意してください。製造業者はまた、PCBの最終コストに他の諸経費を含める必要があります。これらの費用は、PCBの製造に取り組む労働からの費用です。

すべてのPCBを製造するための最終的なコストを決定する際には、機器、セキュリティ、照明、水、およびその他の小さな諸経費のコストを考慮する必要があります。

廃水システムの処理、承認、ゾーニング、許可などの他の追加のオーバーヘッドも、PCBの請求の一部である必要があります。

5.3ボードサイズ

パネルは、プリント回路基板の製造に使用される重要な原材料の1つです。使用するパネルのサイズは、PCBの全体的なコストを計算するときに必要です。より低いパネル領域を占めるボードは、より安価になります。また、よりフィットするパネルを使用するものは、より安価になります。

5.4生産されたピースの量

必要な部品の量は、使用する製造方法を決定するため、非常に重要です。 PCBの大量生産には、コストを大幅に削減する効率的で自動化されたプロセスの使用が含まれます。

5.4リードタイム

リードタイムは、PCBの製造にかかる時間です。通常の配達サービスと速達サービスの両方を提供できます。優先ボードは24〜48時間以内に発送できます。スケジュールに合わせて適切なサービスをお選びいただけます。

私たちはしばしば、品質を損なうことなくPCB製造コストの内訳を作成するために最善を尽くします。

工場の納期も保証されています。

PCBコストを削減するための他の究極のガイドがあります。興味があれば、こちらでチェックしてみてください。

結論

PCBとは何か、そしてPCBの最終的なコストを決定するいくつかの要因について説明したので、PCBを注文するのに適した場所にいると思います。このプロセスを簡略化しました。 wellpcb.comにアクセスして、オンラインで注文するだけです。

特記事項なしで、私たちが引用したすべての価格は標準的な配達に基づいていることに注意してください。そのため、オンライン見積もりシステムを指定するか、迅速な注文についてお問い合わせいただく必要があります。その際、ご注文は最優先のリクエストとして処理されます。（現在の製品は時間に影響することに注意してください。時間が重要な場合はお電話ください。）

特別ボードについては、回路基板の買い物をしてください。いろいろなことが混乱するかもしれません。片面PCB、両面PCB、またはその他のタイプのPCBのいずれを使用する場合でも、詳細についてはお問い合わせください。

特別な材料要件
シールドレイヤー
ブラインドビアまたは埋め込みビア

図7PCBビア

►2つ以上のフレックスレイヤーを備えたリジッドフレックス構造

►特別な表面処理

なぜChooseは、カスタムPCB回路基板をオンラインで注文することについて知る必要があります。必要なPCBボードについては、WellPCBまでお問い合わせください

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まったく新しい機器と10,000平方メートルを超える総生産面積により、100,000平方フィートの2-32層PCBを生産し、毎月5000種類以上を出荷できます。

両面PCBの場合は24〜48時間、4〜8層の場合は72時間、10層以上のPCBの場合は120時間に対応するために、迅速なターンを提供できます。

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