ブランク回路基板（ベアPCB）とは何か、そしてその使用方法

電子部品が実装されていないプリント基板（PCB）は、ブランクPCB、ベアPCBと呼ばれます。一方、PCBAは、必要なすべての電子部品が実装されたPCBです。回路基板には銅の層が覆われているため、ブランクPCB基板は「銅張り」回路基板と呼ばれることもあります。ブランクPCBは、エポキシガラス繊維、銅箔、およびPCBインクの層で構成されるコンピュータ基板です。銅シートの前には、ブランクプリント基板上に非導電性のプリプレグ層があります。基板にはベースシートもあります。銅で満たされた穴が、複数の銅配線層を接続します。

片面、両面、多層のベアPCBなど、いくつかの異なるタイプがあります。その複雑さと有用性に基づいて、スタックアップを選択することが可能です。これらを作成するために、FR-4（ガラス繊維エポキシ）、ポリイミド（フレキシブル基板用）、または高負荷用途向けのメタルコア材料などのベース材料が使用されます。これらの一部については、この記事の次のセクションで説明します。この記事では、ブランクPCBとは何か、その用途、および製造方法について説明します。また、JLCPCBの製造サービスを使用してブランクPCBを作成する方法も示します。

1.    ゼロPCBとブランクPCBの違い：

ゼロPCB（汎用基板またはパーフボードとも呼ばれる）は、穴と銅パッドのグリッドがあらかじめ設けられた基板です。手動での回路試作に使用されます。コンポーネントは穴に挿入され、ワイヤまたははんだブリッジを使用して接続されます。ゼロPCBは、迅速な小規模実験に最適ですが、複雑または高密度の回路には対応していません。

一方、ブランクPCBは、カスタム製造された基板です。あらかじめ穴あけされた穴や銅配線はありません。特定の回路設計に従って、任意の形状、サイズ、または層数で製造されます。ブランクPCBは、プロフェッショナルな試作および量産に使用されます。

2.    ベアPCBの構造

典型的なブランク回路基板は、以下の層で構成されています：

⦁ 基板（ベース材料）：機械的サポートと絶縁を提供します。

⦁ 銅層：電子部品を相互接続する導電経路です。

⦁ ソルダーマスク：銅配線を保護し、部品実装時のはんだブリッジを防止します。

⦁ シルクスクリーン：部品の配置や参照指定子を示す印刷された文字や記号です。

3.    JLCPCBでブランクPCBを作成する方法

JLCPCBは、手頃な価格、迅速な納期、および包括的な設計から製造へのワークフローで知られる、広く利用されているPCB製造サービスです。JLCPCBを通じてブランクPCBを作成するには、以下の手順が必要です：

1. ガーバーファイルを準備する

KiCad、Altium Designer、EagleなどのPCB設計ソフトウェアで回路を設計します。銅、ソルダーマスク、シルクスクリーン、およびドリル情報のレイヤーデータを含むガーバーファイルをエクスポートします。

2. JLCPCBウェブサイトにアクセスする

アカウントにログインし、新しいPCB注文を開始します。ガーバーファイルをプラットフォームにアップロードします。インターフェースは自動的にブランク基板レイアウトのプレビューをレンダリングします。

3. PCB仕様を設定する

以下のような基板プロパティを選択します：

⦁ 寸法と数量

⦁ 層数

⦁ 基板厚

⦁ 銅箔厚

⦁ 表面処理（HASL、ENIGなど）

⦁ ソルダーマスクの色

ブランクPCBを注文するため、部品実装用の部品表（BOM）やピックアンドプレイスファイルを含める必要はありません。

4. 注文する

すべてのパラメータが確認されたら、チェックアウトに進みます。納期と予算に基づいて配送方法を選択します。

5. ブランクPCBを受け取り、使用する

納品後、ブランクPCBはコンポーネントアセンブリの準備が整います。手動または自動ピックアンドプレイスシステムのいずれかで、セットアップに応じて行われます。

4.    ブランクPCBの種類：

1.    FR-4

最も頻繁に使用されるブランクPCBはFR4 PCBです。FR4は物質ではなく、難燃性レベル4を指します。FR4 PCBは実際には、第4クラスの難燃性定格を持つエポキシガラス繊維PCBです。部分的に硬化していますが、銅層間のプリプレグ層もエポキシガラス繊維です。

FR4ブランクPCBは製造が容易で、同じ層数と回路複雑度を持つ他のPCBよりも低コストです。

2.    メタルコアPCB

銅およびアルミニウムコアPCBは、メタルコアPCBの一種です。主にLED照明やその他の電源アプリケーションで使用されるメタルコアPCBは、FR4コアよりもはるかに高い熱伝導率を提供します。

3.    リジッドフレックスPCB

曲げることができるPIまたはPETベースの空のPCBは、フレキシブルPCBまたはリジッドフレックスPCBです。特殊なフレキシブルPCBであるリジッドフレックスPCBは、そのフレックス領域にラミネートされたFR4 PCB層を持ちます。

4.    高周波PCB

高速およびRFマイクロ波PCBでもある高周波PCB。高周波信号を送受信するこのPTFEベースのブランクPCBは、レーダーから衝突防止システム、GPS、スマートフォン、ミサイルシステムに至るまで、アンテナ、レーダーなどに使用されています。

5.    混合信号ベアPCBの設計ガイドライン：

セクションを作成する：PCB配線を設計する際は、以下の原則に従う必要があります。アナログ信号をクロック信号から分離し、両方のセクション間に20Hの間隔を維持します。ここでHは、トップ層から次のグランドリターン層までの間隔を指します。

インピーダンス整合：PCB設計を完了する際は、PCBが均一なインピーダンスと低い電磁干渉を持つことを確認する必要があります。これにより、信号反射が低減され、適切な信号整合性が維持されます。

6.    ブランクPCBを使用する利点：

まず第一に、設計者は非常に低コストで回路をテストし、新しいアイデアを試すことができます。回路が完成したら、はんだ付けと組み立てのために完成した基板に移されます。第二に、DIYエレクトロニクス愛好家は、既製のPCBが設計要件に合わない場合にゼロから作成できるため、ベアPCBを広く使用しています。以下に主な利点をいくつか示します：

現代のエレクトロニクス製造は、ブランクPCB基板の多様性と適応性に依存しており、これは回路設計の柱であり、革新的な電子製品の強固な基盤を提供します。

ブランクPCBテスト：

形状とサイズ：まれではありますが、ベアPCBはコンポーネントが導入される前にすでに欠陥を持っている可能性があり、実装後に回路基板フレームとしてのPCBが故障すると、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。

製造上の問題：より頻繁に発生する問題としては、アンダーエッチング、オーバーエッチング、穴の問題があります。小さな欠陥でも製造不良につながる可能性があります。コンポーネント密度の増加に伴い、多層PCB基板の需要が高まるにつれて、ベアボードテストはさらに重要になります。

ベアPCBが骨格であるならば、基板のコンポーネントは臓器や筋肉です。コンポーネントはかなり高価で、しばしば重要であるため、強固なフレームは高級品の長期的な無駄を防ぐのに役立ちます。

結論

ブランクプリント基板は、すべての電子機器および電気製品の基本です。JLCPCBのようなサービスを利用することで、カスタムブランクPCBの作成はかつてないほど容易になりました。設計ファイルとわずかな設定手順だけで、ユーザーはデジタル回路レイアウトを具体的で製造可能な基板に変換できます。プロのエンジニアであれ、エレクトロニクス愛好家であれ、ブランクPCBを理解し活用することは、ハードウェア開発を成功させるための基礎です。ブランクまたはベアプリント基板について、スタックアップ、層、または設計上の問題など、ご質問がございましたら、JLCPCBサポートチームまでお問い合わせください。