プリント基板の製造工程について
プリント基板の製造工程について
プリント基板(PCB)とは？
プリント基板は、絶縁体の基板上や内部に導体の配線のみが施され、電子部品が取り付けられていない状態のプリント配線板（PWB, Printed Wiring Board）と、電子部品がはんだ付けされて、電子回路として動作するようになった状態のプリント回路板（PCB, Printed Circuit Board）の総称です。プリント基板は、回路を構成する電子部品同士の電気的な接続と、絶縁、部品の機械的な配置、固定をします。電気的な接続の役割としては、信号を伝える（信号伝送）と電力（パワー）を送る（電力伝送）があります。PCBは全ての電子製品の最も重要な基礎部品です。そのため、プリント基板の工程は容易ではなくプロセスのうちに複雑な工程もあります。また基板の層別によって、プロセスも異なります。
PCBの種類について
一般的なPCB基板はお客様の製品の応用によって、片面板、両面板、多層板に分けられます。
1. 片面板PCB（Single-Sided Board）
片面板は片面のみに銅箔パターンを敷いて設計されます。片面板の回路は交差できず片面のみに回路を設計するため、範囲に限界があります。そのため、比較的簡単な設計でコストも低いので回路設計が簡単な電子製品に使われます。
2. 両面板PCB（Double-Sided Board）
両面版は上下に銅箔のパターンが敷かれています。上下層間に貫通穴を作り、銅メッキをつけることで上層電子部品のパターンが下層へ導通できます。両面板は両面に配線しますので、複雑な回路設計に適しています。両面板は工業コントロールシステム、医療設備など様々な産業に多く使われています。
3. 多層板PCB（Multi-Layer Board）
多層基板は数枚の二層基板を結合して作られ、二枚の二層基板の間に一層の絶縁層と銅箔を重ねます。更に複雑な応用の場合、回路は多層構造に配置され、積層プレスしてから層の間に貫通穴を作って各層の回路を連結する事が出来ます。この層間設計はより多くの回路板のスペースを節約し、多層の絶縁接着もあるため、耐久性と保護性を高めることができます。
PCB製造流れのご紹介
片面板の製造流れ
基材投入 ⇨ 穴明け ⇨ パターン形成 ⇨ レジスト印刷 ⇨ シルク印刷 ⇨ 表面処理 ⇨ ルータ加工／金型製作／V-カット ⇨ 水洗い ⇨ 電気検査 ⇨ 外観検査 ⇨ 梱包作業 ⇨ 抜き取り検査 ⇨ 出荷
両面板の製造流れ
基材投入 ⇨ 穴明け ⇨ 銅メッキ ⇨ ドライフィルム貼り付け ⇨ パターン形成 ⇨ レジスト印刷 ⇨ シルク印刷 ⇨ 表面処理 ⇨ ルータ加工／金型製作／V-カット ⇨ 水洗い ⇨ 電気検査 ⇨ 外観検査 ⇨ 梱包作業 ⇨ 抜き取り検査 ⇨ 出荷
多層板の製造流れ
基材投入 ⇨ 内層のパターン形成 ⇨ 黒化処理/ブラウン処理 ⇨ レイアップ ⇨ 積層プレス⇨穴明け ⇨ 銅メッキ⇨ドライフィルム貼り付け ⇨ パターン形成 ⇨ レジスト印刷 ⇨ シルク印刷 ⇨ 表面処理 ⇨ ルータ加工／金型製作／V-カット ⇨ 水洗い ⇨ 電気検査 ⇨ 外観検査 ⇨ 梱包作業 ⇨ 抜き取り検査 ⇨ 出荷
PCB製造工程の説明
1. 積層（Lamination）
プリント基板における積層プレスとは、複数の薄い基板を重ね合わせて高温・高圧で圧着することにより、厚みのある基板を作り出す加工方法です。この方法によって、複数の回路を一つの基板にまとめることができ、配線の簡略化や信頼性の向上を図ることができます。
2. 穴上け（Drilling）
あけ工程は、様々な太さのドリルを使用し、プリント基板の各層を導通させるための穴を開けるの工程になります。またプリント基板をセットする際は下からベーク板、プリント基板、エントリーボードの順にセットします。
3. スルーホール メッキ（Plated Through Hole）
回路基板を化学銅溶剤に浸し、電流で金属の觸媒作用により溶液中の銅イオンを還元して穴に付着させ、スルーホールー回路に成型します。
4. 銅メッキ（1 Cu）
硫酸銅メッキ方式で、導通穴内の銅層を次の加工と環境衝撃に耐える厚さまで厚くします。
5. ブラインドビアと埋めビア（Blind and Buried Via）
ブラインドビア（Blind Via）：表面層の一つまたは複数の内層リンクに応用します
埋めビア（Buried Via）：内層間の穴は圧着後見えないので、外層の空間を占有する必要はありません
6. ドライフィルム（Dry Film）
流れ：研磨 ⇨ ドライフィルム圧入 ⇨ 静置 ⇨ 露光 ⇨ 靜置 ⇨ 現像
ドライフィルム：光硬化フォトレジストを使います
露光：現在は露光機の種類により、平行光（垂直光源，精度が0.075mmまで）及び散射光（精度が02mm）で行っています
現像：露光していない部分を薬剤で取り除いた残りがパターンとなります
7. 二回銅メッキ（2 Cu）
二回銅メッキ：まず銅面に必要な厚さになるまでメッキし、錫をメッキした後に銅面を保護してエッチング時に噛まれるのを防ぎます。
8. エッチング（Etching）
まず、二回銅が完成した基板のインクを取り除き、エッチング、錫を取り除くなどのプロセスを経て必要なパターンができます。これを錫銅メッキプロセスといいます。 また、直接エッチングする方法を、テンティングメッキプロセスといいます。
9. レジスト（Solder Mask/LPSM）
外層パターンが完成した後、絶縁されたエポキシを被覆してパターンを保護し、銅面の酸化と半田不良/ショートを防止できます。
10. シルク印刷（Legend）
お客様のご希望する文字、部品の番号を印刷方式でスクリーン版にて印刷し、熱硬化（紫外線硬化）方式で文字のインキを固くさせます
一般的シルクインキの色は：黒、白、黄です
シルクインキの種類：熱硬化または紫外線硬化
11. 半田レベラー（HAL）
基板のパッドに半田レベラーをつけて、またエアーライフにて余分の半田レベラーを吹き落としてから、パッド上を半田レベラーにて保護しております。その後、お客様でご実装される時に、よい濡れ性を提供することができます。また、良達で、鉛フリー半田レベラーであれば、錫銀銅と錫銅ニッケルの両方を生産できます。
12. 金メッキ（ENIG）
無電解金メッキ(Electroless Nickel and Immersion Gold: ENIG)は「無電解ニッケル/置換金メッキ」と呼ばれています。化学ニッケル層の生成には外部電流を必要とせず、高温浴中の還元剤（次亜リン酸ナトリウムなど）の作用のみで、活性化された被めっき金属表面に「ニッケル-リン合金層」を連続的に析出させることができます。
13. プレス/NC-ルーター（Punch/NC-R）
プレス：基板の金型プレスはお客様がご要望の寸法に金型で回路基板をスタンピングします。メリットは生産速度が速くサイズ公差がコントロールしやすいことです。デメリットはコストの高さとエッジの粗さです。
NCルーター：基板をCNC加工機によってお客様ご要望の外形サイズ通りに製造します。ルータ加工の時、基板を先に固定させ、ルータ加工を行います。メリットは板のくずが出ないこと、デメリットは加工に時間を要し、コストは金型のプレスより高く、公差もコントロールしにくいところです。
14. V-カット（V-CUT）
のちにお客様が基盤を分割、分解、組み立てされる際にご不便のないよう、シートの面付けの基板と基板の間にV-CUTのラインをつけます。
まずは一枚作り、V-CUT残厚を確認してから、大量の数量を進めます。
15. 導通試験（Open/Short Test）
高低圧自動断線、ショート試験機とフライングチェッカーを使い、100％検査、基板パターンのショート/断線やメッキ穴に導通があるかどうかなど問題を検出します。ただし、パターンの欠損は測定しかねます。
16. 外観検査（FQC）
電気導通試験後、基板の品質を確保するため、外観検査の作業者が基板の外観検査を厳しく行います。
17. 梱包及び出荷（Packaging）
梱包前、仕上がりの基板は最終工程の特性インピーダンス測定、半田濡れ性試験、熱衝撃試験を行います。また、基板上の水気を取り除くためのベーキングを行い、真空梱包で梱包してから出荷を手配致します。