Q: PCBの層数の数え方とは？両面PCBと多層PCBの違いは何ですか？

“ PCB の層数“ PCBの層数は、銅層の数によって決まります。例えば、設計に銅層が1層だけ含まれている場合、それは片面PCBとなります。銅層が2層の場合は両面PCB、銅層が2層を超える場合、多層PCBと呼ばれます。以下の図をご参照ください。 “ 多層PCBの製造プロセス ” PCBメーカーはどのように多層PCBを製造するのでしょうか？以下に6層基板を例として説明します。PCBメーカーは、まず内層を完成させ、その後、完成した内層の間に絶縁材（プリプレグ）を挟んで積層します。すべての層が正しい位置に配置されたら、すべての層を1つに圧着します。 “ 両面PCB vs. 多層PCB ” 両面PCBと多層PCBの違いは、両面PCBには内層がなく、ラミネーション工程も必要ありません。 “ 片面PCB vs. 多層PCB ” 一方で、片面PCBには内層がなく、PTH（スルーホールめっき）工程も必要ありません。

Q: CCL基本紹介

CCLは主に三つの部分に分かれます 第一のは高周波、次に高速、三番目が普通です。 この基準は主に以下の三つの要素に基づいています。 Df（誘電損失）：材料内の電気信号の損失状況 Dk（誘電率）：材料内の電気信号の遅延状況 Tg（ガラス転移温度）：CCLの耐熱性 基本的な基準は以下の通りです： Df < 0.005：高周波 Df が0.005-0.01の間：高速 Df > 0.01：普通(低速) より上のCCLは、DfとDkの値が低いため、損失や遅延が少なく、技術的な要求が高く、付加価値も高くなります。その結果、利益率と単価が自然に上がります。 さらに細かく分類すると、合計で6つの部分に分かれます。車載用途は安全性と関係があるため、5Gと共に高周波CCLに分類されます。高速CCLはサーバーやスイッチで使用され、普通CCLは一般的に消費者向け電子機器に使用されます。 高頻CCLの主要な利点 効率が高い 速度が速い 調整が良い 耐久性が強い 製造プロセスでは、まず樹脂、触媒、および硬化剤を混合し、ガラス繊維布に加えます。これをPPと接着し、銅箔を覆って、いわゆる銅箔基板を形成します。 コストの比率に関しては、CCLはPCB全体の約67%を占めており、そのコスト比率は相対的に高いです。

Q: ハロゲンフリーFR-4材料とは？

以前の文章では、「 PCB材料の選び方 」、「 PCB材料の簡単な話 」、そして「 PCB材料を準備する方法 」について話しました。 今日は、ハロゲンフリーFR-4材料について話しましょう。 ハロゲンフリーFR-4材料とは？ IPCおよびIECによって定義されているように、ブロム（Bromine）とクロール（Chlorine）の含有量がそれぞれ900 PPM未満であり、ブロムとクロールの総含有量が1500 PPM未満である場合にのみ、ハロゲンフリーFR-4と見なすことができます。同時に、ハロゲンフリーFR-4を使用する場合、使用されるすべての材料がハロゲンフリーの要件を満たす必要があります。 ハロゲンフリーFR-4と鉛フリーFR-4 ハロゲンフリーFR-4のグレードは鉛フリーFR-4よりも高いです。ハロゲンフリーFR-4は基本的に鉛フリー組み立ての要件を満たしています。一方、鉛フリー組み立ての要件を満たしている鉛フリーFR-4は必ずしもハロゲンフリーの要件を満たすわけではありません。 ご存知のように、PCB材料には多くの種類があります。 そして、適切な材料を選択することが最終製品の耐久性と信頼性に影響を与えます。

Question 1

高速／高周波伝送に影響を与える材料要因とは？

Accepted Answer

近年、PCB設計において高速／高周波伝送の要求がますます増加しています。これは電子製品の発展と将来のトレンドとも言えるでしょう。この流れに伴い、信号伝送に影響を与える材料要因をご存じでしょうか？

1) 銅の平滑性 – 銅の表面がより平滑であるほど、信号伝送時の損失を低減できるとされています。
2) 誘電率（DK） – 信号伝送の速度や損失の少なさを決定する主な要素であり、数値が低いほど良い。
3) 誘電正接（DF） – 伝送経路の近くにある導体への信号損失に関わる主要な要素であり、数値が低いほど良い。

信号伝送損失の5つのレベル

	標準損耗	中等損耗	低損耗	極低損耗	超低損耗
DK	3.9 ~ 4.5	3.6 ~ 4.4	3.2 ~ 3.8	3.1 ~ 3.6	2.5 ~ 3.2
DF	≧ 0.02	0.01 ~ 0.02	0.01 ~ 0.006	0.003 ~ 0.006	≦ 0.003

Question 2

伝統的なドライフィルムとレーザードライフィルムの違い

Accepted Answer

以前の記事では内層加工と前処理について紹介しましたが、今回はその中のドライフィルムに焦点を当てて探討します。

伝統的なドライフィルムのプロセス

フォトマスクを使用して、設計図を露光によってドライフィルムに転写します。
現像処理を行い、未露光部分を除去してパターンを残します。
エッチングまたは電解メッキを行います。

適用シーン: 中程度の仕様要件を持つPCBの大量生産に適しています.

レーザードライフィルム（Laser Direct Imaging, LDI）のプロセス

フォトマスクを使用せず、レーザーを利用して直接ドライフィルム上に設計パターンを描画します。
レーザー描画後、現像を行い、未露光部分を除去します。
エッチングまたは電解メッキを続行します。

適用シーン: 高密度PCB、半導体パッケージ基板（例：BGA、CSP）など、精密なパターンが必要な製造現場に適しています。

利点と将来の動向

レーザードライフィルムの利点:
- フォトマスクに関連する労力や材料コストを削減します
- 現代の電子製品が求める高密度・高性能ニーズに正確に対応します。
- 設計の迅速な反復やカスタマイズニーズにより適しています。
将来の動向:
LDI装置のコスト低下と技術の普及に伴い、レーザードライフィルム技術は主流となり、特に高級電子製品や半導体基板の生産で広く使用されるようになるでしょう。

Question 3

PCBの層数の数え方とは？両面PCBと多層PCBの違いは何ですか？

Accepted Answer

“PCBの層数“

PCBの層数は、銅層の数によって決まります。例えば、設計に銅層が1層だけ含まれている場合、それは片面PCBとなります。銅層が2層の場合は両面PCB、銅層が2層を超える場合、多層PCBと呼ばれます。以下の図をご参照ください。

“多層PCBの製造プロセス”
PCBメーカーはどのように多層PCBを製造するのでしょうか？以下に6層基板を例として説明します。PCBメーカーは、まず内層を完成させ、その後、完成した内層の間に絶縁材（プリプレグ）を挟んで積層します。すべての層が正しい位置に配置されたら、すべての層を1つに圧着します。

“両面PCB vs. 多層PCB”
両面PCBと多層PCBの違いは、両面PCBには内層がなく、ラミネーション工程も必要ありません。

“片面PCB vs. 多層PCB”
一方で、片面PCBには内層がなく、PTH（スルーホールめっき）工程も必要ありません。

Question 4

ENIGはワイヤーボンディングにおいてENEPIGの代替となるか？

Accepted Answer

ワイヤーボンディングに関して、最初の選択肢としてはENEPIGが考えられます。ENEPIGはワイヤーボンディングに最も安定した表面仕上げの一つとされていますが、生産コストが他の表面仕上げに比べてはるかに高いです。ここでは、ENEPIGの代わりにAu（金）の厚さを5u"に増やしたENIGを使用するという解決策があります。
以下に、ENEPIGとENIGを使用したパフォーマンスを示す引張試験の条件と結果を示します。

試験条件：
T1.0 milの金ワイヤーを使用し、引張強度は3グラムフォース以上とする。（TM-650 2.4.42.3に準拠）
PCB AはENEPIG仕上げで、Ni:200u"、Pd:2u"、Au:2u"
PCB BはENIG仕上げで、Ni:200u"、Au:5u"

結果：
PCB A: 5.091 ~ 11.186 (g)
PCB B: 4.432 ~ 12.030 (g)

まとめると、ENEPIGとENIGの両方がワイヤーボンディングに適していることがわかります

Question 5

PCBのマイクロセクション検査

Accepted Answer

マイクロセクション検査は、プリント基板の層間接続や導体形状を評価するための重要な品質分析方法です。この検査方法は通常、完成したPCBで行われ、各層間の導体が設計要件や生産基準に適合していることを確認するため、または製品に欠陥が発生した場合に、特定の場所でサンプリングと分析を行い、異常の原因を特定するために使用されます。

マイクロセクション検査を実施する際、まず完成したPCBから特定のサイズのサンプルを切り取り、その表面を研磨して内部構造を見えるようにします。その後、顕微鏡を使用してマイクロセクションの観察および撮影を行い、PCBのビア(via)、導電層、および誘電体層を示します。

マイクロセクション検査を通じて、PCB製造業者は以下のいくつかの重要な要素を評価できます：

導体の完全性と接続性：導体の形状、厚さ、および位置が設計と一致しているかどうかを確認し、回路接続の信頼性を確保します。
層間誘電体の品質：誘電体層が均一で、ひび割れや空隙がないかどうかを確認し、導体層間の短絡や絶縁強度の不足を防ぎます。
PTHホールの銅めっき品質：スルーホールの銅めっきが十分かつ均一に分布しているかどうかを確認し、製品の導電性と信頼性を確保します。

マイクロセクション検査は、PCB製造プロセスにおける品質管理の重要なステップです。潜在的な製造欠陥を早期に検出し、適時に調整と改善を行うことができます。これにより、PCB製造の効率と製品の信頼性が向上するだけでなく、後続のテストや修理にかかるコストと時間も削減されます。

Question 6

CCL基本紹介

Accepted Answer

CCLは主に三つの部分に分かれます

第一のは高周波、次に高速、三番目が普通です。
この基準は主に以下の三つの要素に基づいています。

Df（誘電損失）：材料内の電気信号の損失状況
Dk（誘電率）：材料内の電気信号の遅延状況
Tg（ガラス転移温度）：CCLの耐熱性

基本的な基準は以下の通りです：

Df < 0.005：高周波
Df が0.005-0.01の間：高速
Df > 0.01：普通(低速)

より上のCCLは、DfとDkの値が低いため、損失や遅延が少なく、技術的な要求が高く、付加価値も高くなります。その結果、利益率と単価が自然に上がります。さらに細かく分類すると、合計で6つの部分に分かれます。車載用途は安全性と関係があるため、5Gと共に高周波CCLに分類されます。高速CCLはサーバーやスイッチで使用され、普通CCLは一般的に消費者向け電子機器に使用されます。

高頻CCLの主要な利点

効率が高い
速度が速い
調整が良い
耐久性が強い

製造プロセスでは、まず樹脂、触媒、および硬化剤を混合し、ガラス繊維布に加えます。これをPPと接着し、銅箔を覆って、いわゆる銅箔基板を形成します。

コストの比率に関しては、CCLはPCB全体の約67%を占めており、そのコスト比率は相対的に高いです。

Question 7

ハロゲンフリーFR-4材料とは？

Accepted Answer

以前の文章では、「PCB材料の選び方」、「PCB材料の簡単な話」、そして「PCB材料を準備する方法」について話しました。

今日は、ハロゲンフリーFR-4材料について話しましょう。

ハロゲンフリーFR-4材料とは？
IPCおよびIECによって定義されているように、ブロム（Bromine）とクロール（Chlorine）の含有量がそれぞれ900 PPM未満であり、ブロムとクロールの総含有量が1500 PPM未満である場合にのみ、ハロゲンフリーFR-4と見なすことができます。同時に、ハロゲンフリーFR-4を使用する場合、使用されるすべての材料がハロゲンフリーの要件を満たす必要があります。

ハロゲンフリーFR-4と鉛フリーFR-4
ハロゲンフリーFR-4のグレードは鉛フリーFR-4よりも高いです。ハロゲンフリーFR-4は基本的に鉛フリー組み立ての要件を満たしています。一方、鉛フリー組み立ての要件を満たしている鉛フリーFR-4は必ずしもハロゲンフリーの要件を満たすわけではありません。

ご存知のように、PCB材料には多くの種類があります。
そして、適切な材料を選択することが最終製品の耐久性と信頼性に影響を与えます。

Question 8

PTHキラー - 一般的なめっき欠陥要因

Accepted Answer

PTH（導通孔）の最も深刻な問題は、銅めっきが必要な箇所に発生するボイドです。しかし、なぜこれが起こるのかご存知ですか？一般的な要因は材料、穴あけプロセス、またはめっきプロセスにあります。

1) 材料: 材料の熱膨張率（CTE）がめっきプロセスに適していない場合があります。昔の有鉛プロセスと比較して、最近の鉛フリープロセスは材料の熱膨張率要件が高くなっています。もし材料がまだ鉛プロセスにしか適していない場合、鉛フリープロセスに適用するとボイドが発生する可能性があります。

2) 穴あけプロセス: 穴あけプロセス後、材料には粉塵が残ります。掃除機の調子が悪く、穴にゴミが溜まったままの場合、メッキ後にボイドが発生する可能性が高くなります

3) めっきプロセス: 基板がめっき液に入ると、穴に気泡が発生します。めっき機が振動して気泡を取り除きますが、パラメータが正確でない場合や他の理由で気泡が残る可能性があります。そして気泡は、もちろん穴あけ後のほこりの残りと同じように、めっきプロセス後にボイドを発生させます。

Question 9

メッキ前にエポキシ充填された PCB ビア。

Accepted Answer

PCBのプラグ工程についてお聞きになったことがあるかもしれません。なぜPCBの穴にエポキシ樹脂を使用して封鎖するのですか？その利点と欠点は何ですか？

改善された熱伝導性：エポキシ充填は、PCB内での熱の効果的な放熱を可能にし、特に高出力アプリケーションや著しい熱を発生させる部品がある設計には有益です。
信号完全性の向上：エポキシ充填は、高速信号伝送の完全性を向上させ、信号損失と電磁干渉（EMI）を減少させます。信号反射とクロストークを最小限に抑え、全体の信号品質を向上させます。

電気的な絶縁の向上：エポキシ充填は、PCBの隣接する層間の電気的な絶縁を向上させ、ショットのリスクを低減し、異なる信号または電源ドメインの間の適切な絶縁を確保します。

これらの利点を提供する一方で、エポキシ充填の穴にはいくつかの課題もあります。たとえば、非充填の穴と比較して製造がより高コストになる可能性があり、プロセスには追加の手順と専門の機器が必要かもしれません。また、返工や修理が必要な場合、エポキシ充填の穴の変更が難しいこともあります。そのため、エポキシ充填の穴を使用するかどうかは、特定のPCBデザインとアプリケーションの要件と制約を考慮する必要があります。

Question 10

なぜPCBはスタックアップを設計する必要があるのか？

Accepted Answer

PCB（Printed Circuit Board）のスタックアップ（層構成）設計は、複数の層からなる基板の配置を計画するプロセスです。この設計は、電気的性能、信号の整合性、EMI（電磁干渉）、熱管理など、さまざまな要因を考慮して行われます。スタックアップの設計の主な目的は、PCBの性能と信頼性を最大限に向上させることです。

以下は、なぜスタックアップの設計が必要なのかの主な理由です：

電気的性能：高速データ転送や高周波アプリケーションでは、スタックアップの設計によって信号伝送の安定性と一貫性を確保できます。異なる層間の信号とグラウンドプレーン、電源プレーンとの距離や配置を制御することで、信号の伝送損失やクロストークを低減し、電気的性能を向上させることができます。

信号の整合性：多層プリンド基板では、異なる信号層間での結合や相互作用が存在します。適切なスタックアップの設計によって、信号層間の干渉を減少させ、信号の整合性を高め、歪みやジッターを減少させることができます。

EMI（電磁干渉）の抑制：適切なプリンドスタックアップの設計によって、電磁場の放射を低減し、プリンドが外部の干渉（EMI）を受けることを減少させることができます。適切な層間間隔と銅箔の配置によって、プリンドのEMI抑制能力を向上させることができます。

熱管理：高出力アプリケーションでは、スタックアップの設計は熱の伝導と分散にも役立ちます。適切な位置に熱散熱層や銅箔を追加することで、PCBの効果的な冷却を支援し、過熱や損傷を防ぐことができます。

まとめると、スタックアップの設計は、プリンドの高い性能、信頼性、安定性を確保し、さまざまなアプリケーションの特定の要件を満たすために行われます。適切なスタックアップの設計によって、プリンドの設計と性能を最適化することができます。

基板知識