会社のニュース 多層PCBは複雑な回路でのパフォーマンスを向上させる

強力なプロセッサ、高速メモリ、複雑な通信モジュール、さまざまなセンサーをハンドヘルドデバイスに統合することを想像してみてください。単層または二層のプリント基板（PCB）だけを使用しても、これはほぼ不可能になります。では、エンジニアは、このような限られた空間で、どのようにこのような複雑な機能を達成しているのでしょうか？その答えは、多層PCBにあります。これは、電子設計における重要な技術です。

多層PCBのサンドイッチのような精密な構造

多層PCBは、その名前が示すように、3つ以上の導電層を含んでいます。単純な単層または二層基板とは異なり、これらの洗練された構造は、精密な「サンドイッチ」設計を採用しています。複数の両面導電層は、絶縁材料（通常はエポキシ樹脂またはポリイミド）で分離され、高圧と高温下でラミネート加工され、一体化されたものになります。このラミネート加工プロセスは非常に重要です。層間のエアギャップをなくし、最終的な組み立てにおける耐久性と信頼性を確保します。

多層PCBアーキテクチャの主要コンポーネントには、以下が含まれます。

• 導電層: PCBの機能的な中核であり、銅箔でできており、回路信号と電力を運びます。これらは、信号層（データ伝送用）、電源プレーン（安定した電圧供給用）、またはグランドプレーン（参照点を提供する）である場合があります。
• 絶縁層: 導電層を分離し、絶縁と構造的なサポートを提供します。一般的な材料には、エポキシ樹脂、ポリイミド、PTFE（テフロン）があり、電気的および機械的要件に基づいて選択されます。
• ビア: さまざまな導電層を接続する垂直経路。スルーホール、ブラインドビア、ベリードビアは、複雑な3次元回路配線を可能にします。

性能、スペース効率、信頼性の利点

多層PCBは製造コストが高くなりますが、その利点により、高度なアプリケーションには不可欠です。

• 回路密度の向上: 複数の層にわたる分散配線により、同じフットプリント内に、より多くのコンポーネントと複雑な回路を配置できます。
• 電気的性能の向上: より優れたインピーダンス制御により、信号の反射とクロストークが減少し、専用の電源/グランドプレーンにより、ノイズと電磁干渉が最小限に抑えられます。
• 優れた干渉耐性: 戦略的な層のスタッキングにより、ノイズ源から敏感な信号を分離できます。たとえば、信号層の間に電源層とグランド層を配置すると、効果的なシールドが作成されます。
• コンパクトなフォームファクター: 垂直スタッキングにより、全体的なサイズと重量が削減され、ポータブルデバイスに不可欠です。
• 耐久性の向上: ラミネート構造は、より大きな機械的ストレスと熱変動に耐え、湿気の侵入を防ぎます。
• 高度な熱管理: 専用の放熱層または熱伝導性材料は、高出力アプリケーションでの温度管理に役立ちます。

ユビキタスなアプリケーション：スマートフォンから宇宙船まで

多層PCBは、洗練された回路を必要とするほぼすべての最新の電子機器を可能にします。

• コンピューティングシステム: コンピューターとサーバーのマザーボードは、プロセッサ、メモリ、および拡張カードをサポートするために、多層設計に依存しています。
• モバイルデバイス: スマートフォンやタブレットは、高密度多層レイアウトによる極度の小型化を要求します。
• 医療機器: 信頼性と精度の要件により、多層PCBは診断および治療デバイスに最適です。
• 航空宇宙システム: これらの基板は、航空機や宇宙船の極端な温度変化と振動に耐えます。
• 自動車エレクトロニクス: 最新の車両は、多層回路を介して膨大なセンサーデータと制御信号を処理します。
• 産業用制御: 過酷な工場環境では、多層設計の堅牢性が必要となります。

精密製造：14段階のプロセス

多層PCBの製造には、これらの主要段階を通じて綿密な品質管理が必要です。

1. 内層イメージング: 回路パターンは、フォトリソグラフィーを使用して銅箔にエッチングされます。
2. 自動光学検査（AOI）: 内層の欠陥をスキャンします。
3. 酸化処理: 銅と絶縁材料間の接着を強化します。
4. 層のスタッキング: 導電層と絶縁層の正確な配置。
5. ラミネーション: 制御された温度下での高圧ボンディング。
6. 穴あけ: 層間接続用の穴を作成します。
7. メッキ: 穴に銅を堆積させて導電ビアを形成します。
8. 外層イメージング: 外部回路のパターンを作成します。
9. 外層AOI: 外部回路の完全性を検証します。
10. ソルダーマスク塗布: 短絡を防ぐ保護コーティング。
11. シルクスクリーン印刷: コンポーネントのラベルとマーキングを追加します。
12. 表面仕上げ: はんだ付け性を向上させます（例：金メッキ、スズコーティング）。
13. 電気試験: 回路の機能を検証します。
14. 最終品質検査: 仕様への準拠を確認します。

製造パートナーの選択

経験豊富な多層PCBメーカーを選択するには、以下を評価する必要があります。

• 必要な層数と材料に対する技術的能力
• 品質管理システムと認証
• 設計最適化のためのエンジニアリングサポート
• 製造リードタイムと信頼性
• 品質を損なうことなくコスト競争力

電子システムがますます複雑になるにつれて、多層PCBは引き続きその基盤となるアーキテクチャとして機能し、業界全体の進歩を可能にし、これまで以上に高い製造精度を要求します。