基板・ボード

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基板・ボードとは

基板・ボード

基板とは、複数の電子部品を配線で繋いで回路を作る際の土台となる部品です。ジャンパー線や部品を差し込むだけで接続でき、簡易的に自作の回路を作成することができるユニバーサル基板というものもありますが、ここでは電気製品に幅広く活用されているプリント基板(PCB:printed circuit board)について説明します。

プリント基板は、絶縁体の表面にの配線パターンや電子部品を接続するためのパッドを形成したもので、電子部品をはんだで接続することによって電子回路として完成します。プリント基板は、ICと同じようにCADを用いて設計し、製造装置によって文字通りプリントするイメージで量産することができます。

スマートフォンなどの小型の電子機器からサーバ、産業機器、自動車に至るまで様々な機器に使用されており、現代社会にとって必要不可欠な部品です。

基板・ボード

多種多様な製品に対応するため、プリント基板には様々な材料のものがあります。

  • FR-1,2(紙フェノール基板)
    片面基板として、白物家電やリモコンなどに使用されています。
  • FR-3(紙エポキシ基板)
    紙フェノール基板と同様に片面基板として用いられ、高電圧回路や耐湿性が要求される回路などに使用されます。
  • FR-4,5(ガラスエポキシ基板)
    多層基板のほとんどがこの材料を使用して作られています。電気的特性も機械的特性も優れており、あらゆる電子機器に使用されています。FR-5は高い耐熱性があり車載用として使われています。
  • CEM-3(ガラスコンポジット基板)
    ガラスエポキシ基板よりも機械的特性や安定性は劣りますが、安価に製造できるため、片面基板では対応できない製品に対して両面基板として使用されています。家電製品やAV機器などに使用されています。
  • ガラスポリイミド基板
    柔軟性と耐熱性に優れており、フレキシブル基板として利用されます。

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まず、プリント基板には材質により大きく2つの分類があり、硬いリジッド基板と柔らかいフレキシブル基板があります。単に基板と言う場合はリジット基板を指すことが一般的です。フレキシブル基板は薄く、折り曲げることができるので薄い製品やロボットなどの可動部分など広く利用されています。それ以外にも下記のように層の数や構造による分類もあります。

  • 片面基板
    基板の片面に配線や電子部品が実装されている基板です。複雑な回路を実装することはできませんが、安価で製造することができます。
  • 両面基板
    基板の両面に配線や電子部品が実装されている基板です。片面板と比較してより複雑な回路を実装することができます。
  • 多層基板
    基板の両面だけではなく、内部にも配線を形成する基板です。プリプレグという接着シートを用いて基板を積層し、1枚の基板にしています。
  • ビルドアップ基板
    1層毎にビアの加工や配線形成などを繰り返して作製します。コア基板という2層〜4層の基板の表面と裏面のそれぞれに1層〜3層の配線層を形成した4層〜10層からなる多層基板です。
  • 厚銅基板
    大電流を扱う機器に使用される基板です。大電流に対応するため配線パターンに使用する銅の厚みを厚くして製造されます。産業機械、工作機械、電車、自動車などに使用されます。

参考文献
https://www.p-ban.com/about_pcb/pcb.html
https://www.meiko-elec.com/labo/blog/500



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