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基板(p板)の2大構造と主な基材 |用途と価格を決定する大事な要素

基板(p板)の2大構造と主な基材

基板(p板)製造にあたり、1.基板(p板)の構造(硬さと層構成の決定) 2.基板(p板)の種類(基材の決定)を決定する必要があります。
1.基板(p板)の構造においては、リジット(固い基板)で行うのかそれとも柔らかく柔軟なフレキシブルで行うのかは、用途により発注側が決定できる簡単な要素ですが、単層なのか多層なのかなどの層構成は、特に指定をしない場合、設計次第で決まる要素です。
ノイズや回路の関係などからどうしてもゆずれない条件があれば必ず指定する必要がありますが、その指定をしない場合、外形寸法を元に設計業者が最適な構造を決定してくれます。
また、基材についても、用途によって発注側が通常指定をする内容ですが、一般的に基材による向き不向きがありますので、以下、構造と基材についてまとめます。

1.基板(p板)の構造(硬さと層構成の決定)

リジット基板(p板):硬く柔軟性のない基板(p板)

 <片面基板(p板)>

材料の片側のみに銅箔が貼り付けてある構造の基板(p板)です。
層数から1層基板(p板)と呼ばれることもあります。
ドリルもしくはパンチングで穴明けするのみで穴にメッキされないノンスルホールとなります。
コスト低減を目指した大量生産の民生用電子機器に使用されることが多い仕様です。

片面基板断面図

<両面基板(p板)>

材料の両側に銅箔が貼り付けてある構造の基板(p板)です。
層数から2層基板(p板)と呼ばれることも多いです。
片面基板(p板)と比較するとコストは少々高くなりますが配線と実装のスペースが倍となり
基板(p板)サイズの縮小化に貢献可能になることなどから幅広く一般的に電子機器で使用されています。
構造上のスタンダード的な位置にあるといえます。
両面基板断面図

<多層基板(p板)>

銅箔とプリプレグといわれる絶縁層を挟み込んで多層にした構造の基板(p板)です。
層数により4層基板(p板)、6層基板(p板)、8層基板(p板)と呼ばれます。
層数が増す毎に複雑になり設計及び製造コストも上がっていきます。
電源や一般信号線を表層から内層に潜らせ表面のスペースを稼ぐことができるため
実装密度をより上げることができます。
多層基板(4層)断面図

フレキシブル基板(p板):薄く柔軟性のある基板(p板)

ポリイミドなどフィルム状の材料を使用した薄くて曲げなどの変形を可能にした
柔軟性のある性質を持った構造の基板(p板)です。
フレキ、フレキ基板(p板)、FPCなどと呼ばれることが多いです。
折り曲げが必要な可動部や筐体の形状に合わせてフィットさせたい時などに使用される場合が多いです。

フレキシブル基板(FPC)サンプル

リジッドフレキシブル基板:リジッド基板(p板)とフレキシブル基板(p板)を一体化

フレキシブル基板(p板)をリジッド基板(p板)で挟み込み一体化した基板(p板)で
両者の良い所取りをしたものです。
リジッドフレキ、フレックスリジッドなどと呼ばれることも多いです。
一体化することにより折りたたんで筐体に納められたり基板間の接続用コネクタが
不要となるため組み込み工数削減や部品削減にもなります。

リジットフレキ

 

2.基板(p板)の種類(基材の決定)

現在一般的に使用されている主なプリント基板(p板)の材料です。
それぞれの特徴を考慮して目的に合う材料を選定することが必要です。

ガラスエポキシ(FR-4)

ガラス布にエポキシ樹脂を含浸させたプリント基板(p板)材料です。
ガラエポ、エフアールフォーなどと呼ばれることも多いです。
耐久性、寸法安定性、電気的特性に優れており現在最も多く使用されている材料です。
片面基板(p板)、両面基板(p板)、多層基板(p板)で使用されます。

プリント基板材料(FR-4)

 

ガラスコンポジット(CEM-3)

ガラス布とガラス不織布の混合にエポキシ樹脂を含浸させたプリント基板(p板)材料です。
コンポジット、セムスリーなどと呼ばれることも多いです。
加工性はガラスエポキシと紙フェノールの中間ぐらいで電気的特性はガラスエポキシと同等ですが
機械的強度や寸法安定性には劣るため多層板には使用されません。
片面基板(p板)と両面基板(p板)で使用されます。

プリント基板材料(CEM-3)

 

紙フェノール(FR-1・PP7F)

紙にフェノール樹脂を含浸させたプリント基板(p板)材料です。
紙フェ、ベーク、ピ-ピーナナエフなどと呼ばれることも多いです。
加工性が高く、コストが低いですが、メッキには不向きで主に片面基板(p板)に用いられます。
民生用の低価格な電子機器や玩具、電子工作や自作基板(p板)などによく使われています。

基板材料ベーク(PP7F,FR-1)

 

ポリイミド

柔軟性や耐熱性、絶縁性に優れているためフレキシブル基板(FPC)の絶縁ベース材と
カバーレイとして使用されます。
また膨張係数が低くて金属に近いので、配線との熱膨張によるひずみが生じにくく高い精度を実現可能です。

フレキシブル基板(FPC)材料ポリイミド

 

3.基板(p板)材料 選定 早見表

1.基板(p板)の構造(硬さと層構成の決定) 2.基板(p板)の種類(基材の決定)の記事内容から分かり易いように一般材料の基板(p板)選定早見表を作成してみましたので参考にして頂けたら幸いです。

基板選定早見表

※一般的なものであって全ての条件に必ず当てはまるものではございませんのでご了承下さい。

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