ブランクPCBと部品：空のボードに構築する

ブランクPCBとは、部品が実装されていない未実装の回路基板を指します。ブランクPCBは、銅張積層板から製造され、穴あけ、マスキング、仕上げが施された空の回路基板です。これはエンジニアがプロトタイプ、実験、ホビー製作に使用するキャンバスです。ブランクボードは部品のないシンプルなPCBです。この記事をさらに深く掘り下げて、業界で使用されているいくつかの標準と技術を調べてみましょう。

ユニバーサルブランクボード vs プリルーティングプロトタイピングボード

ユニバーサルブランクボードは銅張シートと汎用プロトボードです。これらは絶縁基板上の銅のシートまたはパネルです。エッチングまたは手動で配線することができます。カスタム形状や一回限りの実験に最適です。研究室、小ロットのカスタムエッチング、または独自のトレース設計を手作業で行いたい場合に理想的です。

プリルーティングプロトタイピングボードはパーフボードとSMDグリッドです。これらには既製の穴グリッドまたはSMDフットプリントアレイが付属しています。ブレッドボードからPCBへの移行や、カスタムルーティングよりもスピードを重視するDIYプロジェクト用のブランクPCBに便利です。どちらにもそれぞれの用途があります。ユニバーサルブランクはカスタム用、プリルーティングプロトタイピングボードはスピード用です。

銅張タイプ：片面 vs 両面 vs 多層

• 片面（1層）： 銅は回路基板の片面にのみ適用されます。両面基板よりも安価で、良好な機械的安定性を持っています。片面レイアウトは、複雑な配線スキームを必要とせず、ジャンパーワイヤーを含む可能性のあるプロジェクトに適しています。
• 両面（2層）： 銅はプリント回路基板の両面に適用され、めっきスルーホールとビアがあります。ほとんどの両面回路基板は両面にトレースをルーティングできるため、最も一般的なタイプのプリント回路基板となっています。通常、片面にグランドプレーン、反対面に信号トレースが含まれます。両面回路基板は通常、低複雑度の PCB設計にとって経済的なソリューションです。
• 多層（4層以上）： 高密度でより複雑な設計には、適切なスタックアップを持つ複数の層が必要です。これにより、インピーダンス制御やノイズの多い/高速回路に対応できます。高速設計では、信号と電力の整合性ルールを念頭に置くことをお勧めします。

ブランクPCBの材料内訳と選択

FR-4、CEM-1、アルミニウム、フレキシブル – それぞれの使用場面

FR-4（ガラスエポキシ）は最も一般的に使用されるものです。FR-4は低コストで、良好な機械的安定性を持っています。FR-4は高速ブランクPCBプロトタイピングに使用できます。

CEM-1 / CEM-3: CEM-1は単一のガラス繊維層を持つ紙ベースの積層板です。通常は片面で、機械的強度が低くなっています。これらの基板は高周波では十分な性能を発揮しません。一方、CEM-3はFR-4と同様の織ガラス繊維を使用しています。より優れた強度と両面サポートを提供します。

アルミニウム（MCPCB）： メタルコアPCBは放熱に適しています。LEDアレイや電力散逸モジュールに理想的です。プロトタイプのアルミニウムボードは通常、FR-4よりも高い価格から始まります。

フレキシブル（ポリイミド）： ウェアラブルで屈曲性が必要な場合に使用します。フレキシブルは設計の複雑さとコストを増加させますが、独自のフォームファクターを可能にします。

熱、機械、ルーティングのニーズに材料を合わせてください。

厚さ、銅重量、温度定格のクイック表

DIYとプロトタイピングに最適なブランクPCBフォーマット

標準ユーロカードサイズとストリップボードの代替品

標準ユーロカードサイズは100 × 160 mmと100 × 100 mmです。ストリップボードはスルーホールプロトタイピング用の連続銅ストリップです。ディスクリート回路には高速ですが、高密度ルーティングには煩雑です。ストリップボードの代替品には、パーフボード、パッドパーホールプロトボード、SMDグリッドボードがあります。反復を繰り返す予定がある場合は、ファブの最もコスト効率の良いパネライゼーションに合った標準サイズを選択してください。

SMD対応ブランクボード（0603/0402フットプリントグリッド）

多くのブランクSMDプロトボードは0603/0805パッケージ用のグリッドフットプリント付きで出荷されています。注意深いレイアウトなしで超小型0402をサポートするものは少ないです。SMDを手作業で配置する予定がある場合は、パッドサイズと間隔を確認してください。超小型SMD作業には、余裕のあるパッドフィレットとサーマルリリーフを備えたカスタムSMDグリッドを設計できます。

スルーホールパーフボードの進化（2.54 mm vs 2.0 mm）

2.54 mm（0.1"）は標準パーフボードで、DIP ICやほとんどのホビー用コネクタと互換性があります。同様に、2.0 mmのものはコンパクトさのために使用されますが、互換性が低下します。したがって、実装する予定の部品に基づいてピッチを選択してください。

ブランクPCBと組み合わせる必須部品

必須のコネクタストリップ、ピンヘッダー、端子台

2.54 mmピッチのピンヘッダーはモジュラーテストの救世主です。ブレッドボードやジャンパーとの簡単な接続を可能にします。端子台は、DIYプロジェクト用のブランクPCB上のスピーカー出力、電源入力、またはフィールド配線に不可欠です。同様に、エッジコネクタやカードエッジパッドはユーロカードのようなモジュールの設計に使用されます。垂直および直角ヘッダーをいくつか、およびいくつかのタイプの端子台を購入してください。

プロトタイピング用ジャンパーワイヤー、ソケット、ブレークアウトヘルパー

迅速な配線にはメスとオスのジャンパーワイヤーが必要です。ICソケットのDIPまたはSMDアダプターは、ホットスワップとバーンインに使用されます。小型QFN/BGA部品用のブレークアウトボードは、はんだ付けのリスクを軽減します。これらの部品は、時間とフラストレーションを節約するために金に値する価値があります。

ブランクPCBを実用的なプロジェクトに変える

ブランクボードにどのように部品を実装するかが重要ですので、数量に合った方法を選択してください：

デッドバグ vs マンハッタン vs 適切なエッチングルート

• デッドバグ: ICを逆さまにして、ワイヤをピンにはんだ付けします。リードインダクタンスが低いため、RFに高速な方法です。
• マンハッタンスタイル: 銅パッドに接着された小さな銅アイランドを使用し、それらの間に部品を配線します。
• 適切なエッチング / ルーティングPCB:めっきスルーホールビアと反復可能な信頼性を備えたプロフェッショナルなルートを使用してトレースを設計します。

迅速な実験やRF調整には、マンハッタンが救世主です。

ブランクボードでの5分SMDはんだ付けのコツ

一つの角を仮付けし、位置合わせしてから、残りのピンを熱風またはリフローで流します。液体フラックスをたっぷり塗布してください。加熱時間を短縮し、ブリッジを軽減します。同じサイズのパッドのアレイには、はんだペーストステンシルまたはシリンジを使用してください。これにより組み立てが迅速になります。 パッドを事前にはんだメッキすると、大きな部品の tombstoning を防ぐのに役立ちます。 プロジェクトに多数のSMDを含むブランクPCBプロトタイピングが含まれる場合は、製造施設からコスト効率の良いステンシルの使用を検討してください。

結論

これはブランクボードに関するすべてです。ブランクボードのタイプと標準について説明しました。標準FR-4は一般的なアプリケーションの電子機器に使用できます。アルミニウムはこのタイプの用途の電力/放熱に使用されます。 フレキシブルPCB はウェアラブルや曲面製品設計に採用される場合があります。ほとんどのプロトタイピングタイプは1 Oz銅と1.6mm厚さを必要としますが、PCBに大きな電流を流す必要がある用途では銅厚さのアップグレードが必要になります。

• 安価なプロトタイピングには、オンラインファブからの小ロット両面基板が非常に手頃な価格で入手できます。単価、ターンタイム、送料のトレードオフを考慮してください。
• 熱重視の設計（MCPCB）では、プロトタイプコストが高くなることを予想してください。小型アルミニウムボードは通常FR-4よりも高価で、サイズに応じて10～100ドルの範囲です。