電子機器の製造は常に進歩していますが、プリント回路基板の背後にある技術は、主にその性能と製造コストの低さのおかげで、何十年も変わっていません。しかし、最近の進歩により、回路基板はより小型で柔軟になり、テクノロジー製品でより革新的なことを実現できるようになりました。この記事では、PCBが長年にわたってどのようなものであったか、新しいイノベーションによって何が可能になったか、そして将来はどうなるかを探ります。
標準（ベース）PCB
標準プリント回路基板（PCB）は何十年も使用されてきました。これらにより、電源から製品内の主要コンポーネントに電気を簡単かつ安価に移動できるようになります。PCBは、銅などの導電性材料を、グラスファイバーや樹脂などの非導電性材料の2つの層の間に挟んで作られます。電気は導電性材料に沿って移動し、必要な場所に流れ、非導電性材料は電気が暴走して安全上の危険が生じるのを防ぎます。PCBは大量生産が容易で、製品の各コンポーネント間にワイヤをはんだ付けするよりもはるかにコスト効率が高く、優れたオプションです。しかし、PCBの使用にはいくつかの欠点があり、主なものは標準のPCBが構造的に硬いことです。必要な平らな形状に加工することはできますが、製品の形状に合わせて曲げることはできません。製品は、PCBが占めるスペースに対応する必要があります。これは、ウェアラブル技術や、小規模で多くの複雑なコンポーネントを必要とする製品を製造する場合には、かなり制限となる可能性があります。
フレキシブルPCB
フレキシブルPCBの大量生産は標準PCBよりも新しいものであり、最終製品にさらなる可能性をもたらします。ウェアラブル テクノロジーの進歩に伴い、平面形状に制限されない代替回路基板テクノロジーを作成するためにフレキシブルPCBが開発されました。フレキシブルPCBには、いくつかの重要な利点があります。
● 柔軟性: フレキシブルPCBの最大の利点の1つは、その名の通り、柔軟性があることです。曲げることができるため、製品の全体的な機械的フットプリントを縮小する自由度が高まります。PCBボードを小さな形状に折り曲げて、製品を小型化できます。
● 薄い: 一般的な2層フレックスPCBの厚さは4.4 ～ 10ミルです。PCBボードを曲げる必要がない場合でも、フレキシブルPCBの薄さにより、より魅力的で多用途な選択肢になります。
● 軽量: フレキシブル回路のポリイミド素材は、標準的なPCBボードを構成するグラスファイバー樹脂素材の重量であるFR4よりも軽量です。こうした軽量化は、小型のハンドヘルド電子機器には役立つ可能性があります。
● 耐熱性: フレキシブルPCBは、標準のPCBよりも速い速度で熱を放散するため、より高い温度に耐えることができます。この特性により、チップの過熱を心配することなく、ボード上でチップをより近くに配置できる可能性があります。
3DプリントPCB
3Dプリントされた回路基板はまだ初期段階ですが、プロトタイプの選択肢としてますます人気が高まり、有望視されています。3Dプリントが機械オブジェクト (筐体やギアなど) の反復設計プロセスに革命をもたらし、かつては筐体やプラスチック ギアを作るのに完全な機械工場が必要だったのに、今ではユーザーがフォームを素早く作成して構築できるようになりました。3Dプリント回路基板は、家庭でのセットアップの登場により新たな革命となり、3Dプリント回路の設計と製造がこれまでよりも安価で手軽なものになる可能性があります。3DプリントPCBの方法:
● 表面実装。回路基板は、硬化すると電子部品の典型的なトレース経路として機能する導電性材料の薄い層を押し出すことによって作られます。これにより、プロセスの後半で表面実装コンポーネントを追加できるようになりますが、両面PCBに限定されます。● スルーホール。別の方法では、スルーホール部品を配置できるチャネルと穴を残したプラスチック基板を3Dプリントし、反対側に導電性エポキシを注いで部品を電気的に接続します。
これらの方法の多くは家庭で行うのが簡単になってきているので、プリント回路基板の製造の長期的な将来は、自分で行うことになるかもしれません。これらのプロセスに取り組んでいる企業や、電子部品を印刷する方法やその他のプロセスを設計して、電子機器設計の時間と参入障壁を削減している企業は数多くあります。
製品に最適なPCBの作成
PCBテクノロジーの進歩は加速しており、イノベーターやクリエイターにとって新たな機会をもたらすでしょう。しかし、新しい技術が必ずしも優れているわけではありません。標準PCBが存続してきたのには理由があり、それがあなたの製品にとって最良かつ最も安価な選択肢である可能性は十分にあります。
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