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設計パフォーマンス要件をサポートするために、FR-4 から始まり、FR-4 とテフロンの間の幅広い高速材料まで、さまざまな材料から選択できます。
使用される材料の品質は、PCB の有効性と寿命に大きく影響します。 高品質の材料を選択することで、回路基板が正しく機能するだけでなく、製品の予想寿命全体にわたって耐久性を確保できます。
間違った材料を選択すると、PCB およびそれが搭載されている製品が意図したとおりに動作しなくなる可能性があります。 したがって、材料選択プロセスは、PCB 設計の成功と製品全体の機能において重要な役割を果たします。
この記事では、最も一般的な種類の材料と、適切な PCB 材料を選択するための重要な考慮事項について説明します。
PCB 材料とは、回路基板を構成するために使用されるベース材料を指します。 これは、回路コンポーネントと相互接続の構造的基盤と電気絶縁を提供します。
材料の選択は、PCB の電気的、機械的、熱的特性を決定する上で重要な役割を果たし、最終的にはさまざまな電子アプリケーションにおけるパフォーマンスと信頼性に影響を与えます。
PCB は通常、異なる材料の複数の層で作られています。 PCB の構築に使用される主な材料には次のものがあります。
基材または PCB ラミネートとも呼ばれる基板は、PCB の基礎を形成します。 最も一般的な基板材料は FR-4 (難燃性 4) で、グラスファイバーで強化されたエポキシ ラミネートです。 FR-4は電気絶縁性、機械的強度、耐熱性に優れています。 特定の設計要件に応じて、FR-2、FR-1、CEM-1、ポリイミド (フレキシブル PCB 用) などの他の基板材料も使用されます。
銅箔は、PCB 上に導電経路を作成するために使用されます。 通常、熱と接着剤を使用して基板材料にラミネートされます。 銅箔は、電気信号をルーティングし、PCB 全体に電力を分配するための導電層として機能します。
この 戦士の表情ソルダーレジストとも呼ばれる、PCB 上の銅配線とパッドの上に適用される保護層です。 通常、硬化して耐久性と電気絶縁性のコーティングを形成するエポキシベースの材料で作られています。 はんだマスクは、はんだブリッジを防止し、腐食を防ぎ、視覚的なコントラストを提供して組み立てと検査を容易にします。
シルクスクリーン層は、はんだマスクの上に適用される追加の層です。 これには、コンポーネントの参照、部品番号、および組み立てと識別に役立つその他の情報を提供する印刷されたテキスト、記号、およびマーキングが含まれています。
これらの主要な材料に加えて、PCB には、ビア、はんだペースト、はんだマスク開口部 (はんだマスク窓として知られる)、特定の用途や環境への配慮のための特殊なコーティングなど、さまざまな追加材料が組み込まれる場合もあります。
FR-4 PCB製造で一般的に使用される材料です。 米国電気製造業者協会 (NEMA) が定めた基準を満たす難燃性ラミネートです。 FR-4 は、エポキシ樹脂バインダーと組み合わせたガラス織布の層で構成されています。 50 年以上使用されており、改良が加えられ、最大 180°C の連続動作温度に耐えることができます。 ただし、FR4 は高品質の信号速度に最適な熱膨張係数 (CTE) と電気特性を備えていないため、PCB 製造でこの材料が使用される頻度は低くなります。
ロジャース材料は、高周波用途、特に RF およびマイクロ波回路に使用される特殊な積層板です。 これらの材料は、誘電損失が低く、信号の完全性が優れており、インピーダンス特性が制御されています。 Rogers 材料は、特定の周波数と性能要件を満たすためにさまざまな配合で入手できます。
PCB は依然として銅、アルミニウム、鉄などの伝統的な材料を使用しています。 これらの材料を使用すると、コンポーネントを統合できます。 表面実装技術（SMT）。 また、機械的耐久性も提供します。 したがって、金属ベースの PCB の製品寿命ははるかに長くなります。
テフロンなどの PTFE ベースの材料は、主に、高周波回路や RF/マイクロ波回路で優れた性能を必要とする特殊な用途に使用されます。 これらのアプリケーションでは、多くの場合、正確なインピーダンス制御、低い信号損失、および幅広い周波数にわたる安定した電気特性が求められます。 これらのアプリケーションには、航空宇宙、電気通信、レーダー システム、その他の高度な RF/マイクロ波技術が含まれる場合があります。
FR-2 はフェノールベースの紙ラミネート材料です。 一般的に片面および両面 PCB に使用されます。 FR-2 は FR-4 に比べて電気絶縁性は中程度ですが、機械的強度は低くなります。 低価格の家庭用電化製品や汎用アプリケーションでよく使用されます。
ポリイミドは、高温に耐えることができる柔軟な基板材料です。 よく使われるのは、 フレキシブルPCB（FPCB） リジッドフレックス PCB では、基板を破損することなく曲げたり曲げたりする必要があります。 ポリイミドは優れた電気絶縁性と熱安定性を備えています。
これをダウンロードします PDFファイル idc-online.com から PCB 材料の特性を確認してください。
材料 | 典型的なアプリケーション |
| RO3000 |
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| R04000 |
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ポリテトラフルオロエチレン（PTFE） |
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ポリイミド |
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asfasdf |
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アルミニウム、またはアルミナ（Al2O3） |
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窒化アルミニウム(AlN) |
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酸化ベリリウム（BeO） |
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プロジェクトの成功には、適切な PCB 材料を選択することが重要です。 PCB 材料を選択する際に考慮すべき重要な要素をいくつか示します。
回路基板の設計と目的: 全体的な設計要素と PCB の意図された目的を考慮してください。 必要な信号の完全性、環境条件、および特定の機能のニーズを決定します。 これは、フレキシブル ボードとリジッド ボードが必要かどうか、またボードが高温に耐える必要があるかどうかを判断するのに役立ちます。
熱伝達、伝導率、電力のしきい値: 今日の高速信号により、さまざまな製品、特に携帯電話やラップトップなどのカメラが内蔵された製品で過熱が現実になります。
積み重ねる: 設計要件に基づいて、単層スタックアップが必要か複数層スタックアップが必要かを判断します。 インピーダンス要件と、選択したスタックアップがデバイスの機械的制約内にどのように適合するかを考慮してください。
機械的強度： 選択した材料が電気的強度と機械的強度の両方を備えていることを確認してください。 マイクロエレクトロニクスでは、さまざまな温度下で PCB が適切に機能することを確認することが重要であるため、材料の熱膨張係数 (CTE) を考慮してください。
電気信号の完全性: ボードの機能に応じて、高周波、高出力、高密度、またはマイクロ波に分類されます。 特定の基板タイプに基づいて信号の整合性を維持できる材料を選択します。
コンポーネントの場所: 信号の完全性を低下させる可能性のある干渉やノイズを避けるために、コンポーネントの位置に注意してください。 信号の中断を最小限に抑えるためにコンポーネントを適切に配置します。
柔軟性: 柔軟性が必要な場合は、柔軟な素材と硬い素材を組み合わせたリジッドフレックス ボードの使用を検討してください。 これにより、ボードをさまざまな形状に曲げたり折りたたんだりすることができます。 薄くて柔軟な回路が必要なアプリケーションの場合は、柔軟な材料の使用を検討してください。
材料費: 特に基板に金、ブラインドビアまたは埋め込みビア、またはビア充填が含まれている場合、材料のコストへの影響を評価します。 これらの機能には追加の製造プロセスが必要になる場合があります。 6 ミル未満の線と幅の間隔、および特定の表面仕上げオプションもコストに影響を与える可能性があることを考慮してください。
間違った材料を選択すると、PCB プロジェクトが大幅に遅れたり、予算に影響を与えたりする可能性があるため、最初から経験豊富な専門家に相談することが重要です。 VictoryPCB では、当社の熟練エンジニアがプロジェクトの最初からお客様と連携し、材料、レイアップ、製造性を考慮した設計についてアドバイスを提供します。
当社の製造能力により、お客様の正確な仕様を満たすために、特殊な材料選択、スタックアップ設計、インピーダンス制御などのカスタマイズされた PCB ソリューションを提供できます。
今すぐお問い合わせください Sales@victorypcb.com プロジェクトに適切な PCB 材料の選択をガイドできる専門の PCB メーカーと提携します。 情報に基づいた意思決定を行い、お客様の特定のニーズを満たす最高品質の PCB を提供できるようお手伝いいたします。
