プリント基板の厚さを探る - 規格、ばらつき、電子デバイスの機能への影響

プリント基板の厚さを探る - 規格、ばらつき、電子デバイスの機能への影響

プリント基板(PCB)は、現代の電子機器の基本であり、すべての重要なコンポーネントを保持し、接続するバックボーンの役割を果たします。 

PCBの厚みは、その機能性、耐久性、互換性を左右する重要な要素です。 

この記事では、その定番を紐解いていく。 PCB厚さまた、2層基板、4層基板、16層基板など、さまざまなPCBタイプにおける厚みの違いを調べ、PCB厚みの重要性を理解する。 

また、プロジェクトに適したプリント基板の厚さの選び方や、厚さを正確に測定する方法についても説明します。

目次
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    PCB設計における基板厚

    標準的なPCB厚さとは?

    プリント回路基板(PCB)の標準的な厚さは、一般に1.6mmまたは約0.063インチと認識されている。この規格のルーツは合板産業であり、同じ厚さが電子機器の基板に利用され、やがて電子機器製造産業へと移行していった。 

    標準PCB厚さ
    標準PCB厚さ

    ただし、製造基準や公差の違いにより、標準的な厚さが1.57mmや約0.062インチといったわずかなばらつきを示すことがあることに注意が必要だ。 

    標準的な厚さにもかかわらず、PCBは無数のアプリケーションと要件に対応するために、さまざまな厚さで設計されています。一般的な厚さには、0.8mm、1.0mm、2.0mmなどがあります。

    2層プリント基板の厚みは?

    2層PCBの業界標準の厚さは1.57mmで、これは約0.062インチに相当する。1.57mmの厚さにはコア材が含まれ、通常 エフアールフォーコアの両側には銅が張られている。

    しかし、2層PCBは、通常0.010 "から0.060"(約0.25mmから1.52mm)の範囲の厚さを示すことができる。厚さのばらつきは、使用される誘電体材料の種類、基板に実装される部品のサイズや重量、アプリケーション固有の要件など、いくつかの要因に起因しています。

    4層プリント基板の厚さは?

    4層PCBの厚さは、設計要件や用途によって大きく異なります。ここでは、4層PCBの一般的な厚さについてご紹介します:

    標準的な厚さ:
    4層PCBの標準的な厚さは、約1.6mmまたは約0.063インチであることが多い。この厚さには、一緒に挟まれた導電層と絶縁層が含まれます。この厚さは、様々な電子アプリケーションにおいて、構造的完全性とコンパクト性のバランスを提供する、一般的に受け入れられている厚さです。

    厚さの範囲:
    しかし、4層PCBの厚さは、0.5mmという薄いものから1.6mmという厚いものまであり、この範囲には0.8mm、1.0mm、1.2mmといった他の寸法も含まれる。

    特定の厚さのばらつき:
    4層PCBの厚さは一般的に0.13mmから0.15mmで、0.20mmから0.25mmと厚いものもあり、標準的な厚さは0.125インチ程度です。

    コアと銅の層:
    4層PCBの全体の厚さには、コア材(通常はFR4)と銅層が含まれる。銅層は導電性のために不可欠であり、コアは構造的なサポートを提供します。これらの層の厚さはPCBの総厚に寄与します。

    カスタム厚さ:
    厚さは用途に応じてカスタマイズできる。例えば、特に重い部品や高い電力が必要な設計では、機械的安定性を高め、信号トレース間のクロストークを低減するために、厚いPCBが好まれる場合があります。

    16層PCBの厚さは?

    このようなPCBの厚さは、特定の設計要件、使用される材料、および意図されたアプリケーションに基づいて大幅に変化する可能性があります。ここでは、16層PCBの一般的な厚さについて説明します:

    標準的な厚さ:
    あるメーカーが言う16層PCBの標準的な厚さは2.0mmである。しかし、標準的な厚さはメーカーや仕様によって若干異なる場合があります。

    厚さの範囲:
    一般的に、16層PCBの厚さは2.2mmから3.0mmの間です。厚さの選択は、PCB設計の特定の要件とその使用目的によって異なります。例えば、あるメーカーは16層PCBに2.2mm、2.5mm、3.0mmなどの厚さオプションを提供しています。

    カスタム厚さ:
    例えば、IBEは厚さ2.5mmの16層PCBを提供しており、特定の設計やアプリケーションのニーズに合わせて厚さを調整できることを示している。

    決定要因:
    16層PCBの全体的な厚さは、コアやプリプレグ材料の厚さ、銅の重量、基板に施される追加のコーティングや仕上げなど、いくつかの要因によって決まります。回路の複雑さ、絶縁や放熱の必要性もPCBの厚さに影響します。

    PCB厚み公差とは?

    厚み公差とは、PCBの厚みが指定寸法から許容されるばらつきのことです。
    この公差は、プリント基板が指定された寸法内に正しく収まることを保証するもので、特に精密さが要求される用途では、設計や製造時に考慮すべき重要な要素となる。

    PCB厚さ公差
    PCB厚さ公差

    通常、PCB厚みの標準公差範囲は±10%です。これは、厚さ1.6mmと指定されたPCBが、実際の厚さは1.44mmから1.76mmの間であることを意味します。

    しかし、その許容範囲はメーカーやプロジェクトの具体的な要件によって異なる場合がある。

    PCBの厚さは重要か?

    もちろんです!PCBの厚みは、機械的強度、電気絶縁性、放熱性に直接影響します。

    これは、PCBの性能、耐久性、電子機器内の他の部品との互換性に影響する重要なパラメータである。

    厚みはPCBにどう影響するか?

    PCBの厚みは、その機能性、信頼性、様々な領域での適用性において極めて重要な役割を果たします。ここでは、厚みがPCBに与えるいくつかの影響について説明します:

    機械的安定性:
    一般に、厚いプリント基板は機械的安定性に優れています。
    物理的なストレスに耐え、圧力がかかっても曲がったり折れたりしにくい。
    これは、プリント基板が機械的振動やその他の物理的ストレスにさらされる用途で特に重要です。

    熱性能:
    基板の厚みは、基板の熱性能に影響します。
    厚い基板は熱を吸収・放散しやすいため、ハイパワー・アプリケーションや厳しい熱管理要件が要求されるアプリケーションでは極めて重要です。

    電気絶縁:
    プリント基板の厚みは電気絶縁性に影響します。
    基板を厚くすると電気絶縁性が向上し、層間やトレース間のショートや電気的干渉のリスクを低減できる。

    シグナル・インテグリティ:
    プリント基板の厚みは、材料の組成とともにシグナルインテグリティに影響を与えます。
    基板のインピーダンス特性に影響を及ぼし、信号品質や回路の性能に影響を及ぼします。

    コンポーネントの互換性:
    プリント基板の厚みは、特にスルーホール部品の互換性に影響します。
    これらの部品を取り付ける穴は、プリント基板の厚み全体に開ける必要があり、厚みは取り付けやすさや部品の安定性に影響します。

    重量とサイズ:
    基板の厚さは、基板の重量とサイズに直接寄与する。
    これは、重量とサイズを最小限に抑えることが優先されるポータブル機器や小型機器にとって、非常に重要な考慮事項です。

    コストだ:
    プリント基板の厚みもコストに影響します。
    厚いボードは、より多くの材料を必要とし、加工工程が増える可能性があり、製造コストの上昇につながる可能性がある。

    プリント基板の厚みはどのように選べばよいですか?

    適切なPCB厚さを選択するには、アプリケーション、スペース制約、電気的要件、熱的要件を評価する必要があります。 

    PCBが設計仕様に適合しながら確実に機能するためのバランスを見つけることです。 

    PCBメーカーに相談し、プロジェクトの要件を理解することは、十分な情報に基づいた決定を下すための重要なステップです。

    PCB厚みの測定方法

    PCB厚みの測定方法
    PCB厚みの測定方法

    PCBの厚さ測定は、基板が指定された寸法と公差に準拠していることを確認する、簡単かつ重要なプロセスです。PCBの厚みを測定する手順とツールをご紹介します:

    必要な道具
    マイクロメーター
    ノギス

    測定プロセス:
    プリント基板をマイクロメータまたはノギスの爪の間に挟み、基板が爪に対して垂直になるようにして正確な測定を行ってください。
    基板を圧迫したり、工具を破損するような過度な圧力をかけずに、基板両面に接触するまでゆっくりとジョーを閉じてください。
    マイクロメーターまたはノギスで測定値を読み取ります。正確さと一貫性を確保するため、プリント基板の異なる箇所で複数回測定することをお勧めします。

    測定のヒント:
    プリント基板を数カ所測定することで、厚さの均一性を確認し、ばらつきを特定することができます。
    マイクロメータやノギスを押し付け過ぎると、正確な測定ができなくなったり、プリント基板や測定工具が損傷する可能性があります。
    正確な測定値を得るために、測定器が正しく校正されていることを確認してください。

    結論

    プリント基板の厚みは、電子機器の設計、製造、応用にまたがる基本的な側面です。 

    標準的なPCB厚さ、層数の違いによるばらつき、厚さ公差の意味を理解することは、十分な情報に基づいた意思決定を行うための鍵となります。 

    趣味であれプロであれ、プリント基板の厚さとその測定技術の重要性を理解することは、電子プロジェクトを成功させ、望ましい性能、信頼性、耐久性の基準を満たすために不可欠です。

    よくある質問-PCBについて

    プリント回路基板(PCB)の標準的な厚さは、一般に1.6mmまたは約0.063インチと認識されている。この規格のルーツは合板産業であり、同じ厚さが電子機器の基板に利用され、やがて電子機器製造産業へと移行していった。

    2層PCBの業界標準の厚さは1.57mmで、これは約0.062インチに相当する。1.57mmの厚さには、コア材(通常はFR4)が含まれ、コアの両側には銅がクラッドされています。

    厚み公差とは、PCBの厚みが指定寸法から許容されるばらつきのことです。
    この公差は、プリント基板が指定された寸法内に正しく収まることを保証するもので、特に精密さが要求される用途では、設計や製造時に考慮すべき重要な要素となる。

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