プリント基板とその応用分野の紹介

世界 プリント回路基板 （PCB）は、電子部品をはんだ付けできる物理的基盤またはプラットフォームです。銅トレースはこれらのコンポーネントを相互に接続し、プリント回路基板（PCB）が設計された方法でその機能を実行できるようにします。

プリント基板は電子機器の中核です。電子機器の用途に応じて、任意の形状とサイズにすることができます。 PCBの最も一般的な基板/基板材料はFR-4です。 FR-4ベースのPCBは多くの電子機器に一般的に見られ、それらの製造は一般的です。多層PCBと比較して、片面および両面PCBは製造が容易です。

FR-4 PCBは、ガラス繊維とエポキシ樹脂を積層銅被覆と組み合わせて作られています。複雑なマルチレイヤー（最大12レイヤー）PCBの主な例としては、コンピューターグラフィックカード、マザーボード、マイクロプロセッサーボード、FPGA、CPLD、ハードドライブ、RF LNA、衛星通信アンテナフィード、スイッチモード電源、Androidフォンなどがあります。 CRT TV、アナログオシロスコープ、ハンドヘルド計算機、コンピュータマウス、FM無線回路など、単純な単層および二層PCBが使用される例は数多くあります。

PCBのアプリケーション：

1.医療機器：

今日の医学の進歩は、完全にエレクトロニクス産業の急速な成長によるものです。 pHメーター、心拍センサー、温度測定、ECG / EEGマシン、MRIマシン、X線、CTスキャン、血圧マシン、血糖値測定機器、インキュベーター、微生物機器、その他多くの機器など、ほとんどの医療機器です。別の電子PCBベース。これらのPCBは一般に密度が高く、フォームファクタが小さくなっています。高密度とは、小さいSMTコンポーネントが小さいサイズのPCBに配置されることを意味します。これらの医療機器は、小型化、持ち運び、軽量化、操作性に優れています。

2.産業機器。

PCBは、製造、工場、迫り来る工場でも広く使用されています。これらの産業には、高出力で動作し、大電流を必要とする回路によって駆動される高出力の機械設備があります。このため、PCBには厚い銅層がラミネートされています。これは、100アンペアもの電流を引き込むことができる複雑な電子PCBとは異なります。これは、アーク溶接、大型サーボモータードライブ、鉛蓄電池充電器、軍事産業、衣類の綿の漠然とした機械などのアプリケーションで特に重要です。

3.イルミネーション。

照明に関しては、世界は省エネソリューションの方向に進んでいます。これらのハロゲン電球は今ではめったに見つかりませんが、今ではLEDライトと高輝度LEDが周りに見られます。これらの小さなLEDは高輝度の光を提供し、アルミニウム基板をベースにしたPCBに取り付けられています。アルミニウムには、熱を吸収して空気中に放散する性質があります。したがって、高出力のため、これらのアルミニウムPCBは通常、中高出力LED回路のLEDランプ回路で使用されます。

4.自動車および航空宇宙産業。

PCBのもうXNUMXつの用途は、自動車および航空宇宙産業です。ここでの共通の要因は、飛行機や車の動きによって生成される残響です。したがって、これらの強い力の振動を満たすために、PCBは柔軟になります。そのため、フレックスPCBと呼ばれる種類のPCBが使用されます。フレキシブルPCBは、高振動に耐えることができ、軽量であるため、宇宙船の総重量を減らすことができます。これらのフレキシブルPCBは、狭いスペースでも調整できるため、大きなメリットがあります。これらのフレキシブルPCBはコネクタ、インターフェースとして使用され、パネルの後ろ、ダッシュボードの下などのコンパクトなスペースで組み立てることができます。リジッドPCBとフレキシブルPCBの組み合わせも使用されます。

PCBタイプ：

プリント回路基板（PCB）は8つのカテゴリに分類されます。彼らです

片面PCB：

片面PCBのコンポーネントは片側にのみ取り付けられ、反対側は銅線に使用されます。 RF-4基板の片面に銅箔の薄層を塗布し、次にはんだマスクを塗布して絶縁を提供します。最後に、スクリーン印刷を使用して、PCB上のC1やR1などのコンポーネントのマーキング情報を提供します。これらの単層PCBは、大規模な設計と製造が非常に簡単で、市場の需要が大きく、購入も非常に安価です。ジューサー/ブレンダー、充電ファン、電卓、小型バッテリー充電器、おもちゃ、テレビのリモコンなどの家庭用品で非常に一般的に使用されています。

二層PCB：

両面PCBは、ボードの両面に銅層が適用されたPCBです。これらの穴には、ドリル穴とリード付きTHTコンポーネントが取り付けられています。これらの穴は、銅のトラックを介して一方の側の部分をもう一方の側の部分に接続します。コンポーネントのリード線が穴を通過し、余分なリード線がカッターで切断され、リード線が穴に溶接されます。これはすべて手動で行われます。 2層PCBのSMTコンポーネントとTHTコンポーネントもあります。 SMTコンポーネントには穴は必要ありませんが、パッドはPCBに作成され、SMTコンポーネントはリフローはんだ付けによってPCBに固定されます。 SMTコンポーネントはPCB上のスペースをほとんど占有しないため、回路基板上でより多くの空きスペースを使用して、より多くの機能を実現できます。両面PCBは、電源、アンプ、DCモータードライバー、計器回路などに使用されます。

多層PCB：

多層PCBは多層2層PCBでできており、誘電体絶縁層の間に挟まれて、ボードとコンポーネントが過熱によって損傷しないようになっています。多層PCBには、4層PCBから12層PCBまで、さまざまな寸法とさまざまな層があります。層が多いほど、回路は複雑になり、PCBレイアウト設計は複雑になります。

多層PCBには通常、独立したグランドプレーン、電源プレーン、高速信号プレーン、シグナルインテグリティの考慮事項、および熱管理があります。一般的なアプリケーションは、軍事要件、航空宇宙および航空宇宙電子機器、衛星通信、ナビゲーション電子機器、GPS追跡、レーダー、デジタル信号処理、および画像処理です。

リジッドPCB：

上記のすべてのPCBタイプは、リジッドPCBカテゴリに属します。リジッドPCBには、FR-4、ロジャース、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの固体基板があります。これらのプレートは曲がったりねじれたりすることはありませんが、最大10年または20年の間その形状を何年も維持することができます。これが、多くの電子機器が剛性PCBの剛性、堅牢性、および剛性のために長寿命である理由です。コンピュータとラップトップのPCBは堅いです。家庭で一般的に使用されている多くのテレビ、LCD、およびLEDテレビは、硬質PCBで作られています。上記の片面、両面、および多層PCBアプリケーションはすべて、リジッドPCBにも適用できます。

フレックスPCB：

フレキシブルPCBまたはフレキシブルPCBは剛性ではありませんが、柔軟性があり、簡単に曲げることができます。それらは弾力性があり、高い耐熱性と優れた電気的特性を持っています。 Flex PCBの基板材料は、性能とコストに依存します。 Flex PCBの一般的な基板材料は、ポリアミド（PI）フィルム、ポリエステル（PET）フィルム、PEN、およびPTFEです。

Flex PCBの製造コストは、単なるリジッドPCB以上のものです。それらは折りたたむか、角に巻き付けることができます。対応するリジッドPCBと比較して、それらはより少ないスペースを取ります。それらは軽量ですが、引き裂き強度が非常に低くなっています。

リジッドフレックスPCB：

リジッドPCBとフレキシブルPCBの組み合わせは、多くのスペースと重量に制約のあるアプリケーションで非常に重要です。たとえば、カメラの場合、回路は複雑ですが、リジッドPCBとフレキシブルPCBを組み合わせると、部品点数が減り、PCBサイズが小さくなります。 XNUMXつのPCBの配線をXNUMXつのPCBに組み合わせることができます。一般的なアプリケーションは、デジタルカメラ、携帯電話、自動車、ラップトップ、および可動部品を備えたデバイスです。

高速PCB：

高速または高周波PCBは、1GHzを超える周波数の信号通信を伴うアプリケーションに使用されるPCBです。この場合、シグナルインテグリティの問題が発生します。高周波PCB基板の材料は、設計要件を満たすように慎重に選択する必要があります。

一般的に使用される材料は、ポリフェニレン（PPO）とポリテトラフルオロエチレンです。安定した誘電率と小さな誘電損失を持っています。それらは吸水率が低いがコストが高い。

他の多くの誘電体材料は誘電率が可変であるため、インピーダンスが変化し、高調波が歪んだり、デジタル信号が失われたり、シグナルインテグリティが失われたりする可能性があります。

アルミPCB：

アルミニウムベースのPCB基板材料には、効果的な熱放散の特性があります。熱抵抗が低いため、アルミニウムベースのPCB冷却は、対応する銅ベースのPCBよりも効果的です。それは空気中およびPCBボードの熱接合領域で熱を放射します。

多くのLEDランプ回路、高輝度LEDはアルミニウムバッキングPCBで作られています。

アルミニウムは豊富な金属であり、その採掘価格は低いため、PCBのコストも非常に低くなります。アルミニウムはリサイクル可能で無毒なので、環境にやさしいです。アルミニウムは丈夫で耐久性があるため、製造、輸送、組み立て中の損傷を軽減します

これらすべての機能により、アルミニウムベースのPCBは、モーターコントローラー、頑丈なバッテリー充電器、高輝度LEDライトなどの大電流アプリケーションに役立ちます。

結論として：

近年、PCBは、単純な単層バージョンから、高周波テフロンPCBなどのより複雑なシステムに進化しました。

PCBは現在、現代技術と進化する科学のほぼすべての分野をカバーしています。微生物学、マイクロエレクトロニクス、ナノテクノロジー、航空宇宙産業、軍事、航空電子工学、ロボット工学、人工知能、その他の分野はすべて、さまざまな形式のプリント回路基板（PCB）ビルディングブロックに基づいています。