EN
多層PCBアセンブリにより、電子産業は医療機器、自動車部品、通信インフラ、産業用オートメーションに至るまで、さまざまな高性能デバイスを開発できるようになりました。製品が進化し続ける中で、依然として多層PCBアセンブリは最大限の精度を持って行われることが極めて重要です。なぜ精度がこれほど重要なのでしょうか？また、精度が欠けた場合の影響は何でしょうか？
多層PCBアセンブリの実態とは
多層PCBアセンブリは、単層または両面基板とは異なり、複数の銅導体層と絶縁材を積み重ねて密に接続する構造になっています。数ミリの厚さの中に、非常に高速なデジタル回路、電源回路、感度の高いアナログ回路が異なる層に含まれている場合があります。
層を追加することで回路数は増えますが、回路の機能も増加するため、エラーの発生可能性を完全に排除することはできません。層間の位置ずれ、ドリルのずれ、あるいはレイヤー間のレジストレーション不良といったわずかなミスでも、信号の不連続、インピーダンスの不一致、さらには基板の拒絶（不良判定）を引き起こす可能性があります。
信号パス、インピーダンスマッチング、および基板全体の性能に関する問題に対して唯一の解決策となるのは、すべての層を完全に正確に位置合わせし、基板全体を一つの電気的システムとして機能させることです。
信号の完全性は高精度に大きく依存します
信号の完全性が、高度な多層PCBアセンブリが必要とされる主な理由である可能性があります。高速デジタル信号は、トレース長、間隔、および層の位置配置に対して非常に敏感です。これらのパラメータのいずれかにわずかな変化があると、信号の反射、クロストーク、電磁妨害（EMI）の発生、または信号の到着タイミングのずれ（タイミングエラー）が生じる可能性があります。
トレース配線、層構成、誘電体の厚さなどにおいて高い精度が確保されている場合、インピーダンスを安定させ、信号を純粋に保つことができます。実際、サーバーやネットワーク機器、高周波通信装置では、性能の許容範囲が非常に狭いため、まさにこのような状況が求められます。
信頼性と長寿命
多層PCBの応用は、一般的に中断なく動作することと信頼性が高いことが主な関心事となる分野で見られます。その代表例として、医療機器、航空宇宙、産業用機器、自動車電子機器などが挙げられます。
上記のような使用シナリオから、電子デバイスが技術的故障なく長期間動作することができる場合、多層PCBの組立は非常に正確であると言えます。
不適切な位置決めや浮動不足によって生じる内部応力は、微細亀裂や層間剥離、さらにはビアの故障を引き起こす可能性があります。正確なドリリングが行われないと、めっきおよび積層工程における正確なクロスチェックと同等の性能を得ることはできず、結果として機械的強度と均一性に優れた層間接続が実現されません。これにより、PCBは熱サイクル、振動、長時間運転などに対する耐性を持てなくなります。
King Fieldは、製造する多層PCBが全使用期間中、確実に利用できるよう、組立工程全体で精度を重視することを責務としています。
小型化による許容誤差の縮小
電子機器の高性能化が進むにつれて、多層PCBの組立ではより狭いスペースに多くの部品を搭載する必要があります。ファインピッチ部品、マイクロバイア、層数の多い構成を利用することで極めてコンパクトな実装が可能となり、部品配置の誤差に対する余地がほとんどありません。
はんだブリッジ、トombstoning（チップ部品の立ち上がり）、不十分な接合などの欠陥を防ぐためには、部品実装、はんだペーストの塗布、リフロー・プロファイルが極めて重要であり、非常に高い精度が要求されます。高密度の多層構成では、個々の組立不良が複数の層にわたって同時に問題を引き起こす可能性があるため、良品歩留まりを確保する鍵は精度にあります。
熱管理および電力分配
多層PCBは一般的に、放熱を容易にし、安定した電力供給を行うために、電源およびグラウンドプレーンを備えて設計されています。熱性能や電流容量は、很大程度で層の正確な厚さ、銅の重量、およびプレーンの配置に依存していると言えます。
不適切な組み立てにより、局所的な過熱、電圧降下、または電磁ノイズの発生を招く可能性があります。多層PCBの組み立て工程を精密に行うことが、電力の均等な分配と効果的な放熱を保証する唯一の方法です。これは、システムを最大効率で稼働させ、温度変化に非常に敏感な部品の寿命を最大限に引き延ばすための基本要件の一つです。
精度によるコスト管理
より詳細に検討すると、精度の高い製造部品は工場コストを大幅に削減するのに役立ちます。緩い多層PCBの組立は、廃棄部品、再作業、現場での故障、保証請求が耐え難いほど発生する原因となります。
そのため、プロセスの規律と精度を通じて、例えばキングフィールドは、顧客がファーストパス歩留まりを高め、より予測可能な生産結果を達成するのを支援する優れた立場にあります。精度は技術的要件であるだけでなく、品質、効率性、およびブランドに対する顧客の認識への戦略的な投資でもあるのです。
専門知識とプロセス管理
多層PCBを製造するには、最先端の設備だけでなく、相当な技術知識、優れたプロセス管理、厳格な品質検査によって精度を実現する必要があります。材料の選定、積層計画、自動光学検査、電気テストのいずれにおいても、すべての工程を細心の注意を払って計画・実行することが求められます。
経験豊富な製造業者は、工程にわずかな変更を加えることでいかに異なる最終結果が得られるかを理解しており、したがって問題が発生する前に対策を講じることができる。キングフィールドが特にこのレベルにある理由は、専門分野に特化したエンジニアだけでなく、正確な製造手法を適用するのに必要な経験を持った人材を擁しているためであり、一貫して完璧な多層PCBアセンブリを提供できる点にある。
本稿で繰り返し述べてきたように、高精度化により多層PCBアセンブリは、信号の完全性という面で大きく進展し、長期的な信頼性の確保、小型化の促進、熱管理の向上、および所有総コストの最小化に貢献している。
しかし、電子機器が前例のないスピードで進化し続ける中で、回路基板の製造において高精度が中心的な役割を果たし続けることは間違いない。
したがって、多層PCBアセンブリの完全な商業的メリットを得たいのであれば、キングフィールドのように、この作業に適切な設備を備え、十分な訓練を受けた製造拠点を通じて購入するのは当然のことです。また、その運用精度、プロセス管理、および専門性があなたの意思決定の基盤となるのです。
