PCB vs PCBA：知っておくべき主な違い！

PCB（プリント回路板）とPCBA（プリント回路板実装）の違いを理解することは、電子設計・製造に携わるすべての人にとって基本中の基本です。PCBとPCBAは、電子製品の開発における2つの異なる段階を指します。前者はベアボード（素板）、後者は完全に実装され機能する回路です。

本ガイドでは、両者の主な違いを解説し、それぞれの製造方法を探り、なぜ両方が現代の電子機器の性能と信頼性に不可欠なのかを説明します。

PCBとは？

プリント回路板（PCB）は、絶縁材料でできた剛性またはフレキシブルな基板で、導電性の銅トレースが印刷またはエッチングされてパターン化されています。

電子部品を実装する物理的なプラットフォームとして機能し、部品間の電気的接続を提供します。部品が実装される前の状態は「ベアボード」と呼ばれます。

ベアPCBは、電子実装において以下の2つの根本的かつ重要な役割を果たします。

1. 機械的サポート：さまざまなサイズ・重量の部品を確実に固定する頑丈で安定した基盤を提供し、振動による損傷を防ぎ、PCB実装全体の構造的完全性を確保します。

2. 電気的接続：点対点配線という混沌で信頼性の低い方法を、精密に設計され再現性が高く信頼性の高い銅の配線ネットワークに置き換えます。これにより、信号と電源が設計通りに確実にルーティングされます。

ゴールドメッキENIG仕上げ、高密度配線を施した複雑な8層ベアPCB。

プリント回路板の仕組み

PCBは「選択的導電」という概念を採用した「複合構造」で、高導電性材料（銅）の層を高絶縁性材料（基板）に積層して作られます。

製造工程中、不要な銅が除去（エッチング）され、設計通りの導電性トレースが残ります。トレースは回路の「配線」として機能し、電気を必要な場所に導き、基板は絶縁して漏電やショートを防ぎます。

PCB設計

PCBの設計プロセスはデジタルモデルから始まります。エンジニアは通常、EasyEDA、Altium Designer、KiCad、EagleなどのEDAソフトウェアを使用して、最初に回路の論理を示す回路図を作成します。

次にPCBレイアウト設計を行い、部品のフットプリントを配置し、銅トレースをルーティングしてフットプリント同士を電気的に接続します。設計プロセスの最終成果物はGerberファイルと呼ばれる製造ファイルセットで、これを製造業者が基板製造に使用します。

PCB構造と主要層

ベアPCBは以下のような複数の層と構造で構成されます。

• 基板：板の主な絶縁体で、最も一般的なFR-4（難燃性ガラスエポキシ複合材）が使われます。剛性と板厚を与えます。

• 銅層：基板に積層された薄い銅箔で、トレース、パッド、プレーンがエッチングされます。

• ソルダーレジスト：銅トレースを覆う保護ポリマ層（通常は緑色だが多色展開あり）。トレースを絶縁し、実装時にパッド間で半田がブリッジするのを防ぎます。

• シルクスクリーン：ソルダーレジスト上に印刷されるインク層（通常白）。部品設計ator、ロゴ、その他マーキングを印刷し、実装・テスト・デバッグを支援します。

2層PCB断面図

PCBの種類

PCBは電気・機械・物理要件に応じてさまざまな構成があります。

• 片面PCB：最も基本的なPCBで、基板片面にのみ銅層を持ち、部品と導体トレースは同じ面に配置されます。低コスト・低密度用途に適しています。

• 両面PCB：基板両面に銅層を持ち、ビア（めっき貫通孔）で両面を電気的に接続し、片面PCBより高密度・複雑なルーティングが可能です。

• 多層PCB：3層以上の銅層を絶縁材で積層し、コンピュータマザーボードやスマートフォン、通信機器などの高密度実装に必須です。

• 剛性PCB：FR-4ガラスエポキシなどの非フレキシブル基板で形状を保持し、民生機器・産業・車載で最も広く使われています。

• フレキシブルPCB（フレキ回路）：ポリイミドなどのフレキシブルポリマ基板で、曲げ・ねじり・折り畳みが可能。ウェアラブル、カメラ、航空宇宙機器に最適です。

• 剛性・フレキシブル複合PCB：剛性部分とフレキシブル部分を1枚の板内に統合し、剛性PCBの耐久性とフレキ回路の適応性を兼ね備え、複雑な実装に省スペース・高信頼を実現します。

異なる種類のPCB

代表的PCB材料

「スタックアップ」—層と材料の構成・配置—はPCB製造における重要な設計判断事項です。

FR-4 標準（TG130–170）：
FR-4は剛性PCBで最も広く使われる基板で、試作・汎用電子機器に一般的に選ばれます。機械強度、電気絶縁、難燃性をコスト効率よくバランスさせたエポキシガラス積層板です。TG（ガラス転移温度）値130～170℃は熱安定性の範囲を示します。

高周波材料：
RF・マイクロ波回路向けに設計され、Rogers 4350Bなどは誘電損失が低く広帯域で安定した電気特性を提供します。高速通信機器、レーダーシステム、無線モジュールに最適です。

メタルコアPCB：
アルミ基板は優れた放熱性を提供し、電子機器、LED照明、車載システムで一般的に使われます。金属ベース・誘電体層・銅箔という積層構造が熱伝達を最適化し、高負荷条件下での信頼性を高めます。

フレキシブル回路（フレキPCB）：
ポリイミドフィルムを基板に使い、動的屈曲とコンパクトな形状を実現。ウェアラブル電子機器、医療機器、コンパクトな相互接続アセンブリに適しています。高度な接着システムとカバーレイで機械的耐久性と長期信頼性を確保します。

PCB応用例

PCBはあらゆる業界のほぼすべての電子機器の基盤となっています。

• 民生機器：スマートフォン、ノートPC、テレビ、ゲーム機。

• 自動車：エンジンコントロールユニット（ECU）、インフォテインメント、ADAS。

• 医療機器：ペースメーカー、MRI装置、診断モニタ。

• 産業オートメーション：ロボットコントローラ、電源、製造センサ。

PCB製造工程

PCB製造（ファブリケーション）は、デジタルGerberファイルを高精度の物理基板に変える高度な専門プロセスです。以下のような精密工程を含みます。

• イメージング：銅張積層板に回路パターンを露光。

• エッチング：不要な銅を除去して導体トレースを形成。

• 積層：多層PCBを形成するため複数層を圧着。

• ドリル：ビア・貫通孔を開けて層間接続を確保。

• メッキ：開けた孔に銅をめっきして層間導通。

• ソルダーレジスト・シルク・表面処理：銅面を保護し、実装時のはんだ付けを可能にするための仕上げ。

この高度な製造プロセスは専用装置、厳格なプロセス管理、各段階での品質保証（QA）を要し、電気信頼性と寸法精度を確保します。

JLCPCBは、最先端のファブリケーション技術と自動検査システムを活用し、Gerberファイルを高精度基板に変換します。試作から量産までワンストップで対応し、オンライン即見積・多様な材料・層数・表面処理オプションを提供しています。

Gerberファイル入力からベアボード最終電気テストまでのPCB製造工程

ベアPCBが完成すると、まだ潜在能力を持つ無生物のプラットフォームです。このベアボードを電子機器の機能する「心臓部」に変えるプロセスがPCB実装（PCBA）です。

PCBAとは？

PCB実装（PCBA）は、ベアプリント回路板に電子部品を実装して完全に機能する電子回路を作る工程全体を指します。この工程は「ボードへの実装」とも呼ばれ、IC、抵抗、コンデンサ、コネクタ、ダイオードなどの受動・能動部品を設計仕様に従ってはんだ付けします。

SMT（表面実装技術）やTHT（挿入実装技術）といった自動実装技術により、各部品は高精度に配置・はんだ付けされ、確実な電気・機械的接続が確保されます。

完成品（PCBA）はベアPCBを動作する電子モジュールに変換します。PCBが物理・電気的フレームワークを提供する骨格なら、PCBAは動作に必要な機能的臓器を備えた完全な身体です。

PCB実装で使われる代表的な方法

#1 表面実装技術（SMT）

SMTは現代の電子製造で最も支配的な実装方式です。表面実装デバイス（SMD）をPCB表面のはんだパッドに直接実装します。高密度・コンパクト設計を可能にし、高速ピックアンドプレースで完全自動化され大量生産に最適です。

#2 挿入実装技術（THT）

THTは伝統的な手法で、リード付き部品をPCBに開けた穴に差し込み反対側からはんだ付けします。SMTより省スペース性は劣るものの、機械的強度に優れ、力が加わるパワー部品・コネクタ・トランス・大容量コンデンサに適しています。

PCB実装工程の詳細

SMT実装工程

自動SMTラインは通常以下のステージを含みます。

1. はんだペースト印刷：ステンレス鋼ステンシルでベアPCBのパッドに均一にはんだペーストを塗布。

2. ピックアンドプレース：高速マウンタでSMD部品を高精度・高速度で配置。

3. リフローはんだ：多温区リフロー炉で加熱プロファイルを制御し、はんだペーストを溶融・固化させ確実な接合を形成。

これらの精密SMTプロセスは高度な装置と専門知識を要します。JLCPCBは最先端 SMT実装サービスを提供し、高精度・高品質で実装を完了させます。

THT実装工程

1. 部品挿入：スルーホール部品を予め開けた穴に手作業または自動挿入機で挿入。

2. ウェーブはんだ：基板を溶融はんだのウェーブ上を通過させ、全リードを一括はんだ付けし、均一で強固な接合を実現。

PCB SMT実装工程とTHT実装工程の比較

PCB vs PCBAの詳細や、プロジェクトに合った製造・実装サービスの選び方についてはこちらの詳細ガイドをご覧ください：PCB vs PCBA: プロジェクトに合ったサービスの選び方!

まとめ

PCBもPCBAも、設計コンセプトを動作する電子製品に変えるうえで不可欠です。PCBは構造的・電気的基盤を形成し、PCBAはそれに能動・受動部品を統合して生命を吹き込みます。

材料・製造プロセス・機能・応用の違いを理解することで、より賢明な設計選択ができ、生産を効率化し、電子プロジェクトの最適性能を確保できます。