PCB試作における3Dプリンティングの台頭：メリットと将来性

3Dプリンティング（積層造形）は常に革命的な「新プロセス」と称されてきました。この技術は30年前から存在しますが、依然として未来技術と呼ばれます。なぜか？この技術の可能性が拡大し続けているからです。積層造形は主要製造プロセスとなりましたが、まだ3Dプリンティングが新しい分野もあります。エレクトロニクスはその一つで、この製造技術のポテンシャルをまだ探求中です。しかし、3Dプリンティングは受託プリント基板（PCB）メーカーの間で人気を集めています。なぜでしょうか？電子機器メーカーの間で人気を集める理由を探ります。

3Dプリンティングの簡単な解説

基本的に、3Dプリンティングは、薄い層を積み重ねて物体を作るプロセスです。これらの層は互いの上に配置されます。このプロセスは、コンピュータに接続された3Dプリンターを使用して実行されます。3Dモデリングソフトウェアは、3Dモデル部品を作成するための必須要件です。3Dプリント部品は、プラスチック、ステンレス鋼、樹脂、青銅、銀、チタン、金、セラミックなど、さまざまな材料で作成できます。

PCB実装・製造における3Dプリンティングのメリット

現在、電子機器メーカーは以下の理由で試作PCB作成に3Dプリンティングを活用しています：

• 製造時間の短縮： 従来のPCB製造には、エッチング、リソグラフィ、パッケージングなど複数のプロセスが含まれます。しかし、3Dプリンティングはこれらすべてを単一のビルドプロセスに統合します。これにより製造時間を短縮できます。
• 複雑なPCBの容易な構築： エレクトロニクスは最も成長が早い業界の一つです。高度で複雑なPCBへの需要が高まっています。積層造形（AM）により、企業は複雑な非標準アセンブリや曲面形状を容易に構築できます。したがって、PCBメーカーは革新的なPCBを自由に設計でき、改良された機能とより少ないエラーで製品設計を最適化できます。
• 非平面への容易なプリント： 非平面PCBの構築は、従来のPCB実装・製造技術を採用する設計者とサービスにとって常に課題でした。しかし、3Dプリンティングにより、これらのサービスは非平面での実験が可能になります。例：ソーラーストリップ、センサー、グルコース検査ストリップ、電子ウェアラブルなど。
• 材料廃棄の最小化： 3Dプリンターにより、PCBメーカーは生産を容易に制御できます。さまざまな先進技術で材料廃棄を最小化できますが、3Dプリンティングはそれ以上です。必要なときにのみ材料を積層できます。
• 部品重量の軽減： コンパクトで軽量なコンポーネントはPCB業界のホットトレンドです。PCBメーカーは部品重量軽減の課題に駆り立てられています。積層造形は、正確なサイズ制御と個別配線・ケーブルの排除により、この目標達成を容易にします。
• 化学薬品の回避： 3Dプリンティングは化学薬品を使用しない環境に優しいプロセスです。ほとんどのPCBメーカーは、基板から余分な材料を除去するためにエッチングを行います。エッチングでは化学薬品を使用します。しかし、3Dプリンティングは制御されたプロセスで、必要なときにのみ材料を積層するため、化学薬品を回避できます。

以上のメリットが、なぜ3DプリンティングがPCBメーカーの間で人気を集めているかを示しています。しかし、従来のPCB製造では、ターンアラウンドタイムが数週間から数か月に及び、複数の反復を経ることになります。これはタイム・トゥ・マーケット能力に深刻な影響を与える可能性があります。社内で3DプリントPCBを作成すれば、開発期限をリスクにさらすことなく創造性を維持できます。この技術は、カスタマイズと小型化を求める顧客ニーズの変化にも対応できます。