高温耐性があり変形しないリジッド基板

あリジッドプリント基板 (PCB)などの耐久性のある絶縁材料で作られた平らで柔軟性のないボードです。グラスファイバー強化エポキシ(一般的に FR-4)、その表面には導電性の銅経路がエッチングされています。これらの経路またはトレースは、基板にはんだ付けされた電子コンポーネント (抵抗器、IC など) を電気的に相互接続します。リジッド PCB は、電子機器のコンポーネントの取り付けと配線のバックボーンとして機能し、機械的なサポートと信頼性の高い信号伝送を提供します。柔軟な代替品とは異なり、応力下でも固定形状を維持するため、次のような用途に最適です。安定した高性能アプリケーション。たとえば、温度変動や物理的衝撃などの標準的な環境条件に変形することなく対処できるように設計されています。

• 素材構成:主に FR-4 などのラミネートで構成されており、難燃性、優れた断熱性、および熱安定性 (最大 130 ～ 140 °C で動作) を提供します。
• 構造剛性:名前が示すように、これらは硬くて柔軟性があり、コンポーネントの取り付けに優れた機械的強度を提供し、組み立てや使用中の反りを防ぎます。
• 電気的性能:銅配線により、干渉を最小限に抑えた効率的な信号ルーティングが可能になり、信号損失とインピーダンス制御が低いため、高速および高周波アプリケーションがサポートされます。
• 耐久性と長寿命:湿気、化学物質、物理的磨耗に耐性があり、要求の厳しい環境（工業環境など）でも長寿命を保証します。
• 設計の柔軟性:単層、二層、または多層構成 (最大 30 層以上) が用意されており、大量生産の費用対効果を維持しながら複雑な回路設計が可能です。
• 組み立てのしやすさ:表面実装技術 (SMT) などの自動プロセスを使用してコンポーネントを簡単にはんだ付けできるため、大量生産が容易になります。

-対フレキシブル PCB:フレックス PCB はポリイミドなどの曲げ可能な材料を使用しており、(ウェアラブル デバイスなどの) 湾曲した空間に適合させることができます。ただし、リジッド PCB は次の点で優れています。

• 費用対効果:FR-4 の製造が簡単になり、広く入手できるため、材料コストと製造コストが削減されます。
• 機械的安定性:重量のあるコンポーネントや高振動環境 (自動車システムなど) に適しており、損傷のリスクが軽減されます。
• 熱管理:硬質材料は劣化することなく高温に対応できるため、サーバーなどの電力を大量に消費するアプリケーションにとって重要な優れた放熱性。

-リジッドフレックス PCB との比較:リジッドフレックス設計では、リジッドセクションとフレキシブルセクションを組み合わせて、複雑な省スペースレイアウトを実現します（折りたたみ式携帯電話など）。リジッド PCB には次のような利点があります。

• シンプルさと信頼性:設計が容易になり、故障箇所が少なくなり (例: 屈曲ジョイントが疲労しない)、大量生産の歩留まりが向上します。
• 静的アプリケーションのパフォーマンス:移動が必要ないデバイスでは、リジッド ボードは信号の整合性が向上し、電磁干渉 (EMI) が低くなり、コンピューティング ハードウェアに最適です。

-総合的な優位性:リジッド PCB は一般に安価で試作が容易で、日常の電子機器にとってより堅牢であり、世界の PCB 市場の約 80% をカバーしています。層間剥離や屈曲による故障などの問題が発生しにくいため、民生用および産業用デバイスにとってより安全な選択肢となります。

リジッド PCB は、その多用途性により電子機器に広く普及しています。アプリケーション:

• コンピューティングとコミュニケーション:高速データ処理のためにマザーボード、RAM モジュール、ルーター (ラップトップやサーバーなど) で使用されます。
• 家電：スマートフォン (内部ボード)、テレビ、ゲーム機、冷蔵庫などの家電製品に搭載されており、ユーザー インターフェイスに信頼性の高い回路を提供します。
• 自動車システム:振動に対する耐久性が重要となる、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 システム、安全機能 (エアバッグなど) に統合されています。
• 産業および医療機器:過酷な条件下でも安定した動作を実現するために、機械のコントローラー、電源、診断装置 (MRI 装置など) に採用されています。
• 航空宇宙と防衛:極端な温度や衝撃に耐えることができるため、航空電子工学、衛星、レーダー システムで使用されます。

• デザインと材料の準備:エンジニアは CAD ソフトウェアを使用して PCB レイアウトを作成し、基板 (FR-4 ラミネートなど) を選択して切断します。銅箔を基板に積層して導電層を形成します。
• パターン転写とエッチング:フォトリソグラフィー プロセスでは、フォトレジスト マスクを銅に適用し、続いて UV 露光して回路パターンを定義します。化学エッチングにより不要な銅が除去され、必要な痕跡だけが残ります。
• 穴あけとメッキ:コンポーネントのリード線とビア (層間接続) 用の穴が開けられ、電気的導通を確保し、構造を強化するために銅で電気めっきされます。
• はんだマスクとシルクスクリーンの塗布:保護はんだマスク (通常は緑色) がトレースを絶縁してショートを防ぐために適用され、シルクスクリーン印刷によりコンポーネントの配置と識別用のラベルが追加されます。
• テストと仕上げ:自動テスト (電気的導通チェックや AOI (自動光学検査など)) によって機能が検証されます。基板は、コンポーネントがウェーブソルダリングまたは SMT によってはんだ付けされる前に、表面仕上げ (耐食性のための HASL または ENIG など) を受ける場合があります。

このプロセスは通常、複雑さに応じて数日から数週間かかり、効率が重視され、スケーラブルな生産に向けて欠陥が最小限に抑えられた高品質の基板が得られます。