プリント基板とは何か、なぜそれが重要なのか
適切な PCB を選択する方法: FR4 とリジッドフレックス
詳細: FR4 PCB パラメータとアプリケーション
詳細: リジッドフレックス PCB のパラメータとアプリケーション
プリント基板 (PCB) に関するよくある質問
当社 (Fanyway) を選ぶ理由とお問い合わせ
プリント基板 (PCB)は、民生用ガジェットから産業用制御システムに至るまで、事実上すべての電子デバイスのバックボーンです。ボードは、電子コンポーネント間の機械的サポートと電気的相互接続を提供します。今日のエレクトロニクス主導の世界では、PCB の設計、材料、製造品質が性能、信頼性、コストにとって重要です。
これらは、コンポーネントを相互接続するためのコンパクトで再現可能で信頼性の高い方法を提供します。
これらにより、信号の完全性、配電、および熱管理が保証されます。
小型化、5G、AI、IoT などのトレンドに伴い、先進的な PCB (HDI、リジッドフレックスなど) がイノベーションの中心となりつつあります。
世界の PCB 市場は、旺盛な需要を反映して、2032 年までに約 1,175 億 3,000 万米ドルに達すると予測されています。
PCB を選択するときは、通常、次のいずれかの決定を迫られることになります。FR4（リジッド）そしてRigid-Flex (リジッド + フレキシブルのハイブリッド)。どちらを選択するかは、製品の機械的、電気的、および設計上の制約によって異なります。以下は、決定に役立つ「どのように / なぜ / 何を」のガイドとなる質問です。
| 考慮 | 重要な質問 | 典型的なガイダンス |
|---|---|---|
| 機械的応力と曲げ | ボードはライフサイクル中にどの程度のたわみや曲がりを経験しますか? | 頻繁に曲げたり折りたたんだりする必要がある場合は、リジッドフレックスを使用してください。ボードがフラットなままの場合は FR4。 |
| スペースと重量の制約 | なぜ重量やコンパクトさが重要なのでしょうか? | リジッドフレックスにより、コネクタや基板間配線の必要性が減り、スペースと重量が節約されます。 |
| コストと収量 | 予算と予想されるボリュームはどれくらいですか? | FR4 はよりシンプルで、大量生産ではコスト効率が高くなります。リジッドフレックスはプロセスの複雑さとコストが高くなります。 |
| シグナルインテグリティとレイヤー数 | トレースの層数 / 密度はどれくらいですか? | どちらも多数のレイヤーをサポートできますが、リジッドフレックスは限られたスペースでの配線に役立つ場合があります。 |
| 熱、振動、信頼性 | なぜ耐久性と信頼性を優先するのでしょうか? | リジッドフレックスは衝撃や振動に対してより優れたパフォーマンスを発揮することがよくありますが、慎重に設計する必要があります。 |
次に 2 つのバリエーションを詳しく見てみましょう。
FR4 はリジッド PCB に最も一般的に使用される基板です。 「FR」とは難燃剤、「4」は材質のグレードです。これは、エポキシ樹脂バインダーを含むガラス繊維織布で構成されています。
以下は典型的な表ですFR4基板パラメーター (これらの数値はサプライヤーおよび Tg グレードによって異なる場合があります):
| パラメータ | 代表値/範囲 | 注意事項・重要事項 |
|---|---|---|
| 誘電率 (Dk) | 3.8 – 4.8 (1MHz時) | インピーダンス制御と信号遅延に影響します。 |
| 誘電正接(Df) | ~0.009 (1 MHz で) | 損失正接: 高周波での信号損失。 |
| 電気的強度 | 800 – 1800 V/ミル | 絶縁破壊の強さ。 |
| Tg (ガラス転移温度) | 130℃、140℃、150℃、170℃ | Tg が高いほど、熱的信頼性が向上します。 |
| 板厚 | 0.4mm～3.2mm（共通） | 機械的/はめあいの制約に依存します。 |
| 銅の厚さ | 1オンス（≈35μm）、2オンス、3オンス、4オンス | より大きな電流経路にはより重い銅が使用されます。 |
| 最小トレース/間隔 | ~4 mil (0.1 mm) 以上 | 製造能力に依存します。 |
| 表面仕上げ | ENIG、HASL、OSP、浸漬銀など | はんだ付け性、信頼性に影響します。 |
家庭用電化製品（スマートフォン、ウェアラブル、電化製品）
産業用制御ボード、ADボード、電源
ボードが平らなままで、折り曲げたり曲げたりする必要がない場合
亀裂や層間剥離の危険を伴うことなく曲げたり曲げたりすることはできません (硬いガラス + エポキシ構造のため)
フレキシブルな相互接続を必要とするコンパクトなマルチセグメント電子機器の場合は、リジッドフレックスが推奨される場合があります
リジッドフレックス PCBリジッド回路セクション (通常は FR4) とフレキシブル回路セクション (ポリイミド、ポリエステルなど) を 1 つの統合基板に組み合わせています。コンポーネントの取り付けに対する剛性の高いサポートを維持しながら、屈曲、折り畳み、および 3D 構造を可能にします。
設計ではフレックス ゾーン (曲げ半径、層の積層、銅の移行) を慎重に管理する必要があります。
硬質層とフレックス層は、制御された結合および接着処理によって積層されます。
典型的なフレックス材料: ポリイミド フィルム、カバーレイ フィルム、接着層
層あたりの折り角度は制限されています（たとえば、ポリイミドは多くの場合、層あたり約 0.5 ～ 2°）。
業界参考資料より:
| アイテム | パラメータ/能力 | 注意事項 |
|---|---|---|
| リジッド + フレックス基板の厚さ | 0.25mm～6.0mm（複合） | レイヤーの組み合わせと構造によって異なります |
| レイヤー | 一部のデザインでは最大 32 レイヤー | 多層リジッド + フレックスの組み合わせ |
| 最小トレース/間隔 | 0.075 mm / 0.075 mm (約 3 ミル) | 高密度フレックス領域 |
| 最小穴サイズ/パッドサイズ | 0.10mm / 0.35mm | マイクロビア、スルーホールなどに。 |
| 最大銅の厚さ | 4オンス(硬い部分) | 剛体部大電流用 |
| フレックス銅（フレックス部） | 0.5 – 2オンス | フレックスエリアの銅を軽量化 |
| 表面仕上げオプション | ENIG、浸漬Ag、OSP、HASLなど | 剛性セクションとフレックスセクションの両方に |
| 接着・ラミネート | 特殊接着処理（プラズマ、ブラウンオキサイド） | フレックスとリジッドの接合を確実にするには |
高振動、衝撃、限られた空間（航空宇宙、医療機器など）に優れています。
コネクタや基板間配線を削減・廃止
リジッド機能とフレキシブル機能を 1 つの部品に統合することで組み立てを簡素化
3D回路の折り畳みやマルチプレーン構造が可能
製造の複雑さ、歩留まりのリスクの増大
特にフレックスゾーン（曲げ半径、応力緩和）では思慮深い設計が必要です
ボードあたりのコストは高くなりますが、コネクタ、ケーブル、組み立て手順が減るため、システムコストは削減される可能性があります。
Q1: 私のアプリケーションでは PCB の厚さはどれくらい必要ですか?
A1: PCB の厚さは、機械的、熱的、スペース的な制約によって決まります。一般的なリジッド FR4 ボードの厚さは 0.4 mm ～ 3.2 mm です。リジッドフレックス設計では、多くの場合、合計の厚さは 0.25 mm ～ 6.0 mm になります。ボードが薄いほど柔軟性は高くなりますが、機械的安定性は低下します。
Q2: リジッドとフレックスの別々のボードではなく、リジッドフレックスを選択する理由は何ですか?
A2: リジッドフレックスにより、コネクタ、配線、および組み立ての手順が削減されます。振動に対する信頼性が向上し、コンパクトな3次元折り畳みが可能になります。剛性の取り付けゾーンと柔軟なセクションの両方を 1 つのボードに統合します。
Q3: FR4 のどの電気的特性が信号の完全性に最も影響しますか?
A3: 誘電率 (Dk) はインピーダンスと伝播速度に影響します。散逸率 (Df) は、特に高周波数での信号損失に影響します。銅の厚さとトレースの形状も重要な役割を果たします。
でファニウェイ、当社は、厳密な用途に合わせた高性能プリント基板ソリューションの設計と製造を専門としています。標準 FR4 リジッド PCB が必要な場合も、複雑なリジッドフレックス ボードが必要な場合も、当社のエンジニアリング チームは数十年にわたる専門知識を活用して、レイアウト、スタックアップ、材料の選択、製造戦略を最適化します。
当社は厳格な品質と信頼性の基準を遵守し、IPC ガイドラインに準拠し、HDI、マイクロビア、制御されたインピーダンスなどの高度なプロセスをサポートしています。当社の競争力は、お客様の製品ニーズに合わせたコスト、歩留まり、高度な機能のバランスにあります。
次の設計で FR4 を使用するかリジッドフレックスを使用するかを検討している場合、または試作や生産規模の拡大が必要な場合は、Fanyway がお手伝いいたします。お問い合わせ今すぐプロジェクトの要件について話し合い、見積もりを取得してください。
