プリント基板

プリント回路基板（PCB ）は、プリント配線基板（PWB ）とも呼ばれ、回路内でコンポーネントを相互に接続または「配線」 するために使用される媒体です。導電層と絶縁層の積層サンドイッチ構造の形をしています。各導電層は、非導電性基板のシート層の上または間に積層された1つ以上の銅シート層からエッチングされたトレース、プレーン、およびその他の機能（平らな表面上のワイヤに類似）のパターンを使用して設計されています。^{[1]電気部品は、一般的にはんだ}付けによって外層の導電パッドに固定され、部品をボードに電気的に接続するとともに機械的に固定します。別の製造方法では、導電層間の電気的相互接続を可能にするビア、つまりドリル穴 が追加されます。

プリント基板は、ほぼすべての電子製品に使用されています。PCB の代替品には、ワイヤラップやポイントツーポイント構造がありますが、どちらもかつては人気がありましたが、現在ではほとんど使用されていません。PCB では、回路をレイアウトするために追加の設計作業が必要ですが、製造と組み立ては自動化できます。レイアウト作業の多くを実行する電子設計自動化ソフトウェアが利用可能です。PCB を使用した回路の大量生産は、コンポーネントの取り付けと配線が 1 回の操作で行われるため、他の配線方法よりも安価で高速です。大量の PCB を同時に製造でき、レイアウトは 1 回だけ実行する必要があります。PCB は少量であれば手作業で作ることもできますが、利点は少なくなります。^[2]

PCB は片面 (銅層 1 層)、両面 (銅の外層と内層、基板の層が交互になっている)、または多層 (銅の外層と内層、基板の層が交互になっている) のいずれかになります。多層 PCB では、内層の回路トレースがコンポーネント間の表面スペースを占有しないため、コンポーネントの密度が大幅に高まります。2 層以上、特に 4 層以上の銅プレーンを持つ多層 PCB の人気が高まったのは、表面実装技術の採用と同時期でした。ただし、多層 PCB では、回路の修理、分析、現場での変更がはるかに困難になり、通常は非現実的です。

ベアPCBの世界市場は2014年に602億ドルを超え^[3]、2024年までに790億ドルに達すると予測されています。^{[4] [5]}

プリント基板が開発される前は、電気回路と電子回路はシャーシ上でポイントツーポイントで配線されていました。通常、シャーシは金属板のフレームまたはパンで、底が木製の場合もありました。コンポーネントは、シャーシの接続点が金属の場合は通常絶縁体によってシャーシに取り付けられ、その後、リード線は直接接続されるか、はんだ付けによってジャンパー線で接続されますが、圧着コネクタ、ネジ端子のワイヤコネクタラグ、またはその他の方法を使用する場合もあります。回路は大きく、かさばり、重く、比較的壊れやすく（回路に含まれることが多い真空管の壊れやすいガラスエンベロープを除いても）、製造には労働集約的であったため、製品は高価でした。

現代のプリント基板に使用されている方法の開発は、20 世紀初頭に始まりました。1903 年、ドイツの発明家アルバート ハンソンは、絶縁板に多層に積層された平らな箔導体について説明しました。トーマス エジソンは1904 年に麻紙に導体をめっきする化学的方法を実験しました。アーサー ベリーは 1913 年に英国で印刷エッチング法の特許を取得し、米国ではマックス シュープがパターン化されたマスクを通して基板に金属を火炎噴射する特許を取得しました^[6]。チャールズ デュカスは 1925 年に回路パターンを電気めっきする方法の特許を取得しました^{[7] 。}

プリント回路の発明に先立って、精神が似ているものとして、ジョン・サーグローブが 1936 年から 1947 年にかけて開発した電子回路製造装置 (ECME) があります。これはベークライトプラスチック基板に金属を吹き付ける装置です。ECME は 1 分間に 3 枚の無線基板を製造できました。

オーストリアのエンジニア、ポール・アイスラーは、1936年頃に英国で働いていたときに、ラジオセットの一部としてプリント回路を発明しました。1941年には、多層プリント回路がドイツの磁気影響海軍機雷に使用されました。

1943年頃、米国は第二次世界大戦で使用する近接信管の製造にこの技術を大規模に使用し始めた。 ^[7]このような信管には、銃からの発射に耐えることができ、量産可能な電子回路が必要であった。グローブ・ユニオンのセントラル事業部は、要件を満たす提案を提出した。導体には金属塗料を、抵抗器にはカーボン材料をスクリーン印刷したセラミック板を使用し、セラミックディスクコンデンサと超小型真空管をはんだ付けするというものである。^[8]この技術は実行可能であることが証明され、米軍によって機密扱いされたこのプロセスの特許はグローブ・ユニオンに譲渡された。1984年になってようやく、米国電気電子技術者協会(IEEE) は、共通の絶縁基板上に印刷された部品と導体の開発に対する初期の重要な貢献に対してハリー・W・ルビンスタインにクレド・ブルネッティ賞を授与した。ルビンスタインは1984年に母校であるウィスコンシン大学マディソン校から、プリント電子回路技術とコンデンサ製造における革新により表彰された。^{[9] [10]}この発明は、配線だけでなく受動部品もセラミック基板上に製造されたため、 集積回路技術の発展における一歩でもある。

1948 年、米国はこの発明を商業利用のためにリリースしました。プリント回路が家庭用電子機器で一般的になったのは、米国陸軍が自動組み立てプロセスを開発した後の 1950 年代半ばになってからでした。ほぼ同じ時期に、英国では当時RRDEにいたGeoffrey Dummerが同様の研究を行っていました。

モトローラは、このプロセスを消費者向け電子機器に導入した初期のリーダーであり、6年間の研究と100万ドルの投資を経て、1952年8月に家庭用ラジオに「メッキ回路」を採用すると発表しました。^[11]モトローラはすぐに、このプロセスの商標名であるPLAcirを消費者向けラジオの広告で使い始めました。^[12]ハリクラフターズは、1952年11月1日に最初の「フォトエッチング」プリント回路製品であるクロックラジオをリリースしました。^[13]

回路基板が利用可能になっても、ポイントツーポイント シャーシ構築方法は、少なくとも 1960 年代後半まで、テレビやハイファイ セットなどの業界では一般的に使用されていました。プリント回路基板は、回路部品のサイズ、重量、コストを削減するために導入されました。1960 年代には、小型の民生用ラジオ受信機はすべての回路を 1 つの回路基板上に構築されていましたが、テレビ セットにはおそらく 1 つ以上の回路基板が含まれていました。

もともと、すべての電子部品にはリード線があり、PCBには各部品のワイヤごとに穴が開けられていました。次に、部品のリード線を穴に挿入し、銅のPCBトレースにはんだ付けしました。この組み立て方法は、スルーホール構造と呼ばれます。 1949年、米国陸軍通信隊のモー・アブラムソンとスタニスラウス・F・ダンコは、部品のリード線を銅箔の相互接続パターンに挿入し、ディップはんだ付けする自動組み立てプロセスを開発しました。彼らが1956年に取得した特許は、米国陸軍に譲渡されました。^{[14]ボードの}ラミネート技術とエッチング技術の開発により、この概念は現在使用されている標準的なプリント回路基板製造プロセスに進化しました。はんだ付けは、ウェーブはんだ付け機で溶融はんだの波の上にボードを通過させることで自動的に行うことができます。ただし、穴を開けるにはコストがかかり、ドリルビットを消費し、突き出たワイヤは切断されて廃棄されるため、ワイヤと穴は非効率的です。

1980 年代以降、スルーホール部品の代わりに小型の表面実装部品がますます使用されるようになりました。これにより、特定の機能に対してボードが小型化され、製造コストが削減されましたが、故障したボードの修理がさらに困難になりました。

1990年代には多層基板の使用が一般的になり、その結果、サイズはさらに小さくなり、フレキシブル基板とリジッド基板の両方がさまざまなデバイスに組み込まれるようになりました。1995年、PCBメーカーはマイクロビア技術を使用して高密度相互接続（HDI）PCBを製造し始めました。^[15]

3D 印刷の最近の進歩により、PCB 作成にいくつかの新しい技術が生まれました。3D プリント エレクトロニクス (PE) を使用すると、アイテムを層ごとに印刷することができ、その後、電子機能を含む液体インクでアイテムを印刷できます。

HDI (高密度相互接続) テクノロジにより、PCB 上の設計密度が高まり、特定の領域に多くのトレースとコンポーネントを配置して、潜在的に PCB を小型化できます。その結果、コンポーネント間のパスを短くすることができます。HDI では、ブラインド ビア/埋め込みビア、またはマイクロビアを含む組み合わせを使用します。多層 HDI PCB を使用すると、互いに積み重ねられた複数のビア (1 つの深い埋め込みビアではなく、スタックされたビア) の相互接続を強化できるため、あらゆる状況で信頼性が向上します。HDI テクノロジの最も一般的な用途は、コンピューターや携帯電話のコンポーネント、医療機器、軍事通信機器です。4 層 HDI マイクロビア PCB は、8 層スルーホール PCB と品質が同等であるため、HDI テクノロジによってコストを削減できます。HDI PCB は、フリップチップパッケージの製造にも使用される味の素ビルドアップ フィルムなどのビルドアップ フィルムを使用して作成されることが多いです。^{[16] [17]}一部のPCBには、PCB上に構築された光ファイバーに似た光導波路があります。^[18]

基本的な PCB は、絶縁材の平らなシートと、基板にラミネートされた銅箔の層で構成されています。化学エッチングにより、銅はトラックまたは回路トレースと呼ばれる個別の導電ライン、接続用のパッド、銅層間の接続を通過させるビア、電磁シールドやその他の目的のための固体導電領域などのフィーチャに分割されます。トラックは、所定の位置に固定されたワイヤとして機能し、空気とボードの基板材料によって互いに絶縁されています。PCB の表面には、銅を腐食から保護し、トレース間のはんだショートや、はみ出た裸線との望ましくない電気接触の可能性を減らすコーティングが施されている場合があります。はんだショートを防ぐのに役立つため、コーティングはソルダーレジストまたははんだマスクと呼ばれます。

PCB の各銅層にエッチングされるパターンは、「アートワーク」と呼ばれます。エッチングは通常、 PCB に塗布されたフォトレジストを使用して行われ、アートワークのパターンに投影された光にさらされます。レジスト材料は、銅がエッチング溶液に溶解するのを防ぎます。その後、エッチングされたボードを洗浄します。PCB 設計は、写真プリンターを使用してフィルムのネガから写真を大量に複製するのと同様の方法で、大量に複製できます。

FR-4 ガラスエポキシは最も一般的な絶縁基板です。別の基板材料は、フェノール樹脂を含浸させた綿紙で、多くの場合は黄褐色または茶色です。

PCB に部品が搭載されていない場合は、より明確にプリント配線板( PWB ) またはエッチング配線板と呼ばれます。^[19]ただし、「プリント配線板」という用語は使用されなくなりました。電子部品が搭載された PCB は、プリント回路アセンブリ( PCA )、プリント回路基板アセンブリ、またはPCB アセンブリ( PCBA ) と呼ばれます。非公式な用法では、「プリント回路基板」という用語は、最も一般的には「プリント回路アセンブリ」(部品付き) を意味します。組み立てられたボードのIPC推奨用語は回路カードアセンブリ( CCA )です^{[20] 。組み立てられた}バックプレーンの場合はバックプレーンアセンブリです。「カード」は、「プリント回路アセンブリ」のもう 1 つの広く使用されている非公式な用語です。たとえば、拡張カードです。

PCB には、コンポーネント、テスト ポイント、または識別テキストを識別する凡例が印刷されている場合があります。元々、この目的にはシルクスクリーン印刷が使用されていましたが、今日では他のより高品質な印刷方法が一般的に使用されています。通常、凡例は PCBA の機能に影響を与えません。

プリント基板には複数の銅層があり、ほとんどの場合、それらはペアで配置されます。層の数とそれらの間の相互接続 (ビア、PTH) によって、基板の複雑さの概算がわかります。層を多くすると、ルーティング オプションが増え、信号の整合性をより適切に制御できますが、製造に時間とコストがかかります。同様に、基板のビアを選択すると、基板サイズの微調整、複雑な IC からの信号のエスケープ、ルーティング、および長期的な信頼性が可能になりますが、製造の複雑さとコストと密接に関係しています。

最も簡単に製造できる基板の 1 つは、2 層基板です。この基板の両面には銅があり、これを外層と呼びます。多層基板では、銅と絶縁体からなる追加の内層が挟まれています。2 層 PCB の次は、4 層基板です。4 層基板では、2 層基板に比べて内層に大幅に多くのルーティング オプションが追加され、多くの場合、内層の一部がグランド プレーンまたは電源プレーンとして使用され、信号の整合性、信号周波数の向上、EMI の低減、電源の分離の改善が実現します。

多層基板では、銅、基板、銅、基板、銅などのように、材料の層が交互にサンドイッチ状に積層されます。銅の各面はエッチングされ、内部ビア（完成した多層基板の両方の外側の表面にまで達しないもの）は、層が積層される前にメッキされます。コーティングが必要なのは外側の層だけで、内側の銅層は隣接する基板層によって保護されます。

「スルーホール」コンポーネントは、ワイヤ リードがボードを通過して反対側のトレースに半田付けされて実装されます。「表面実装」コンポーネントは、リードがボードの同じ側の銅トレースに接続されます。ボードでは、コンポーネントの実装に両方の方法を使用できます。スルーホール実装コンポーネントのみを備えた PCB は現在では一般的ではありません。表面実装は、トランジスタ、ダイオード、IC チップ、抵抗器、およびコンデンサに使用されます。スルーホール実装は、電解コンデンサやコネクタなどの一部の大型コンポーネントに使用される場合があります。

最初のプリント基板はスルーホール技術を採用しており、基板の片面の穴にリード線を挿入し、反対側の銅トレースにはんだ付けして電子部品を取り付けていた。基板は、部品面がメッキされていない片面基板の場合もあれば、両面に部品がはんだ付けされたよりコンパクトな両面基板の場合もある。2本の軸方向リード線を持つスルーホール部品（抵抗器、コンデンサ、ダイオードなど）の水平取り付けは、リード線を同じ方向に90度曲げ、部品を基板に挿入し（部品の機械的強度を高めるために、基板の背面にあるリード線を反対方向に曲げることが多い）、リード線をはんだ付けし、端を切り落とすことで行われる。リード線は、手作業またはウェーブはんだ付け機ではんだ付けすることができる。^[21]

表面実装技術は1960 年代に登場し、1980 年代初頭に勢いを増し、1990 年代半ばまでに広く使用されるようになりました。部品は機械的に再設計され、穴を貫通するリード線の代わりに、PCB 表面に直接はんだ付けできる小さな金属タブまたはエンド キャップを備えるようになりました。部品ははるかに小型になり、スルーホール実装よりも基板の両面に部品を配置することが一般的になったため、はるかに小型の PCB アセンブリで回路密度を大幅に高めることができました。表面実装は高度な自動化に適しており、スルーホール回路基板に比べて人件費が削減され、生産率が大幅に向上します。部品はキャリア テープに実装して供給できます。表面実装部品はスルーホール部品の約 4 分の 1 ～ 10 分の 1 のサイズと重量になり、受動部品ははるかに安価になります。ただし、半導体表面実装デバイス(SMD) の価格はパッケージよりもチップ自体によって決まり、大型パッケージに比べて価格面での優位性はほとんどなく、 1N4148小信号スイッチ ダイオードなどの一部のワイヤ エンド コンポーネントは、実際には同等の SMD 製品よりも大幅に安価です。

各トレースは、エッチング後に残った銅箔の平らで狭い部分から構成されます。その抵抗は、幅、厚さ、長さによって決まり、導体が運ぶ電流に対して十分に低くなければなりません。電源トレースとグランド トレースは、信号トレースよりも幅を広くする必要がある場合があります。多層基板では、1 つの層全体がシールドと電源リターン用のグランドプレーンとして機能するように、ほとんどがソリッド銅である場合があります。マイクロ波回路の場合、伝送線路は、一貫したインピーダンスを確保するために慎重に寸法を制御したストリップラインやマイクロストリップなどの平面形式で配置できます。無線周波数回路や高速スイッチング回路では、プリント回路基板の導体のインダクタンスとキャパシタンスが重要な回路要素になりますが、通常は望ましくありません。逆に、分布素子フィルタ、アンテナ、ヒューズなどの回路設計の一部として意図的に使用して、追加の個別コンポーネントの必要性を排除できます。高密度相互接続 (HDI) PCB には、幅または直径が 152 マイクロメートル未満のトラックまたはビアがあります。^[22]

ラミネートは、布や紙の層を熱硬化性樹脂で加圧加熱して硬化させ、均一な厚さの一体化した最終ピースを形成することによって製造されます。幅と長さは最大 4 フィート x 8 フィート (1.2 x 2.4 m) です。さまざまな布の織り方 (1 インチまたは 1 cm あたりの糸数)、布の厚さ、樹脂の割合を使用して、希望する最終厚さと誘電特性を実現します。使用可能な標準的なラミネートの厚さは、ANSI/IPC-D-275 に記載されています。^[23]

使用される布または繊維材料、樹脂材料、および布と樹脂の比率によって、ラミネートのタイプの指定 (FR-4、CEM -1、G-10など) が決まり、それによって製造されるラミネートの特性が決まります。重要な特性は、ラミネートの難燃性のレベル、誘電率(e _r )、損失正接(tan δ)、引張強度、せん断強度、ガラス転移温度(T _g )、および Z 軸膨張係数(温度によって厚さがどれだけ変化するか) です。

回路の要件に応じて、さまざまな絶縁値を提供するために選択できるさまざまな誘電体があります。これらの誘電体には、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン)、FR-4、FR-1、CEM-1、CEM-3 などがあります。PCB 業界で使用されるよく知られたプリプレグ材料には、FR-2 (フェノール綿紙)、FR-3 (綿紙とエポキシ)、FR-4 (織りガラスとエポキシ)、FR-5 (織りガラスとエポキシ)、FR-6 (マットガラスとポリエステル)、G-10 (織りガラスとエポキシ)、CEM-1 (綿紙とエポキシ)、CEM-2 (綿紙とエポキシ)、CEM-3 (不織りガラスとエポキシ)、CEM-4 (織りガラスとエポキシ)、CEM-5 (織りガラスとポリエステル) があります。熱膨張は、特にボール グリッド アレイ(BGA) およびネイキッド ダイ テクノロジーでは重要な考慮事項であり、ガラス繊維は最高の寸法安定性を提供します。

FR-4 は、現在最も一般的に使用されている素材です。エッチングされていない銅が塗布された基板ストックは、「銅張積層板」と呼ばれます。

ボードの特徴が小さくなり、周波数が高くなるにつれて、ガラス繊維やその他の充填材の不均一な分布、厚さのばらつき、樹脂マトリックス内の気泡などの小さな不均質性、およびそれに伴う誘電率の局所的なばらつきが重要になってきます。

回路基板の基板は通常、誘電性複合材料です。複合材料には、マトリックス (通常はエポキシ樹脂) と強化材 (通常は織物、場合によっては不織布、ガラス繊維、場合によっては紙) が含まれており、場合によっては樹脂に充填材 (セラミックなど。誘電率を高めるためにチタン酸塩セラミックを使用できます) が追加されます。

補強材の種類によって、織物と不織物の 2 つの主要な材料クラスが定義されます。織物補強材は安価ですが、ガラスの高誘電率は、多くの高周波アプリケーションには適さない可能性があります。空間的に不均質な構造により、織りパターンの領域ごとに樹脂/ガラス比が異なるため、電気パラメータに局所的な変動も生じます。不織布補強材、つまり補強が少ないかまったくない材料は高価ですが、一部の RF/アナログ アプリケーションに適しています。

基板は、主に熱機械的特性（ガラス転移温度、引張強度、せん断強度、熱膨張）、電気的特性（誘電率、誘電正接、絶縁破壊電圧、漏れ電流、耐トラッキング性など）、その他（例：吸湿性）など、いくつかの重要なパラメータによって特徴付けられます。

ガラス転移温度では、複合材の樹脂が軟化し、熱膨張が大幅に増加します。T _gを超えると、接合部やビアなどの基板コンポーネントに機械的過負荷がかかります。T _g未満では、樹脂の熱膨張は銅やガラスとほぼ同等ですが、T g を超えると大幅に高くなります。補強材と銅が基板を平面に沿って閉じ込めるため、事実上すべての体積膨張が厚さ方向に投影され、メッキされたスルーホールに応力がかかります。はんだ付けを繰り返すか、高温にさらされると、特に厚い基板ではメッキが失敗する可能性があります。したがって、厚い基板には、高い T _gのマトリックスが必要です。

使用される材料によって、基板の誘電率が決まります。この定数は周波数にも依存し、通常は周波数とともに減少します。この定数によって信号伝播​​速度が決まることから、周波数依存性によって広帯域アプリケーションで位相歪みが生じます。ここでは、誘電率と周波数特性を可能な限り平坦にすることが重要です。伝送ラインのインピーダンスは周波数とともに減少するため、信号の高速エッジは低速エッジよりも多く反射します。

絶縁破壊電圧は、絶縁破壊（誘電体を介した伝導またはアーク放電）が発生する前に材料が受けることができる最大電圧勾配を決定します。

耐トラッキング性は、基板表面を伝わる高電圧の放電に対して材料がどの程度抵抗するかを決定します。

損失正接は、導体内の信号からの電磁エネルギーのうち、基板材料に吸収される量を決定します。この要素は高周波にとって重要です。低損失材料は高価です。不必要に低損失の材料を選択することは、高周波デジタル設計でよくあるエンジニアリング エラーです。基板のコストが増加するだけで、それに見合ったメリットはありません。損失正接と誘電率による信号劣化は、アイ パターンで簡単に評価できます。

湿気の吸収は、材料が高湿度または水にさらされたときに発生します。樹脂と補強材の両方が水を吸収する可能性があります。また、水は、材料の空隙や補強材に沿って毛細管力によって浸透することもあります。FR-4 材料のエポキシは、吸収率がわずか 0.15% で、それほど影響を受けにくくなっています。テフロンの吸収率は 0.01% と非常に低いです。一方、ポリイミドとシアネート エステルは、高い吸水性に悩まされます。吸収された水は、主要なパラメータの大幅な劣化につながる可能性があります。トラッキング抵抗、破壊電圧、誘電パラメータが損なわれます。水の相対誘電率は約 73 ですが、一般的な回路基板材料の比誘電率は約 4 です。吸収された水分は、はんだ付け中などの加熱時に蒸発して、ひび割れや剥離を引き起こすこともあります^[24]。これは、電子部品の湿ったパッケージングで「ポップコーン」損傷を引き起こすのと同じ効果です。はんだ付け前に基板を慎重にベーキングして乾燥させる必要がある場合があります。^[25]

よく見かける素材:

• FR-2、フェノール紙またはフェノール綿紙、フェノールホルムアルデヒド樹脂を含浸させた紙。片面基板の民生用電子機器でよく使用されます。電気特性は FR-4 より劣ります。アーク耐性は劣ります。一般に定格温度は 105 °C です。
• FR-4 は、エポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維織物です。吸水性が低く (最大約 0.15%)、絶縁性、耐アーク性に優れています。非常に一般的です。特性が多少異なるグレードもいくつかあります。通常、定格は 130 °C です。
• アルミニウム、または金属コアボードまたは絶縁金属基板（IMS）に熱伝導性の薄い誘電体を被覆したもので、電源スイッチ、LEDなど、大幅な冷却を必要とする部品に使用されます。通常はFR-4などをベースにした単層、場合によっては二層の薄い回路基板で構成され、アルミニウム板金にラミネートされており、一般的には厚さ0.8、1、1.5、2、または3 mmです。より厚いラミネートには、より厚い銅のメタライゼーションが施されることもあります。^{[26] [27]}
• フレキシブル基板- 独立した銅箔、または薄い補強材（例：50～130μm）にラミネートされたもの
  • カプトンまたはUPILEX ^[28]はポリイミド箔です。フレキシブルプリント回路に使用され、この形状は小型フォームファクタの民生用電子機器やフレキシブル相互接続によく使用されます。高温に耐性があります。
  • ポリイミド-フッ素ポリマー複合箔であるPyralux。^[29]銅層ははんだ付け中に剥離する可能性があります。

あまり見かけない素材:

• FR-1 は FR-2 と同様に、通常は 105 °C まで指定されていますが、一部のグレードでは 130 °C まで指定されています。室温で打ち抜くことができます。段ボールに似ています。耐湿性が低く、アーク耐性が低いです。
• FR-3、エポキシを含浸させた綿紙。通常、定格は 105 °C です。
• FR-5、織りガラス繊維とエポキシ、高温でも強度が高く、通常は 170 °C まで指定されます。
• FR-6、マットガラス、ポリエステル
• G-10、ガラス繊維とエポキシ - 高い絶縁抵抗、低い吸湿性、非常に高い接着強度。通常、定格は 130 °C です。
• G-11、ガラス繊維とエポキシ樹脂 - 溶剤に対する高い耐性、高温でも高い曲げ強度の保持。^[30]通常170℃まで定格。
• CEM-1、コットン紙、エポキシ
• CEM-2、コットン紙、エポキシ
• CEM-3、不織布ガラスおよびエポキシ
• CEM-4、ガラス繊維とエポキシ
• CEM-5、ガラス繊維とポリエステル
• PTFE (「テフロン」) - 高価、誘電損失が低い、高周波用途向け、吸湿性が非常に低い (0.01%)、機械的に柔らかい。ラミネート加工が難しく、多層用途ではほとんど使用されない。
• PTFE、セラミック充填 - 高価、誘電損失が低い、高周波用途向け。セラミック/PTFE 比率を変えることで、誘電率と熱膨張を調整できます。
• RF-35、ガラス繊維強化セラミックス充填PTFE。比較的安価で、機械的特性、高周波特性に優れています。^{[31] [32]}
• アルミナ、セラミック。硬くて脆く、非常に高価ですが、非常に高性能で、熱伝導性に優れています。
• ポリイミド、高温ポリマー。高価だが高性能。吸水性が高い（0.4%）。極低温から 260 °C 以上まで使用可能。

PCB の銅の厚さは、直接指定することも、測定しやすい面積あたりの銅の重量 (オンス/平方フィート) として指定することもできます。1オンス/平方フィートは 1.344 ミルまたは 34 マイクロメートルの厚さです。厚銅とは、 ¹平方フィートあたり 3 オンスを超える銅層、つまり約 0.0042 インチ (4.2 ミル、105 マイクロメートル) の厚さのことです。厚銅層は、高電流用または熱放散用に使用されます。

一般的な FR-4 基板では、¹平方フィートあたり1オンスの銅(35 μm) が最も一般的な厚さです。2 オンス (70 μm) と 0.5 オンス (17.5 μm) の厚さもオプションとしてよく使用されます。12 μm と 105 μm はあまり一般的ではなく、一部の基板では 9 μm が利用できる場合もあります。フレキシブル基板では、通常、より薄いメタライゼーションが使用されています。高出力デバイス用の金属コア基板では、通常、より厚い銅が使用されています。35 μm が一般的ですが、140 μm や 400 μm のものもあります。

米国では、銅箔の厚さは平方フィートあたりのオンス(oz/ft ^{2 ) の単位で指定され、通常は単に}オンスと呼ばれます。一般的な厚さは、1/ 2 oz/ft ² (150 g/m ^{2 )、1 oz/ft 2} ( 300 g/m ² )、2 oz/ft ² (600 g/m ² )、および 3 oz/ft ² (900 g/m ^{2 ) です。これらは、それぞれ 17.05 μm (0.67}サウ)、34.1 μm (1.34サウ)、68.2 μm (2.68 サウ)、および 102.3 μm (4.02 サウ) の厚さになります。

1/2 oz/ft ^{2 の}箔は、完成した銅の重量としては広く使用されていませんが、スルーホールのめっきによって完成した銅の重量が増加する場合に外層に使用されます。一部の PCB メーカーは、1 oz/ft ^{2 の銅箔を 35 μm (35 μ、35}ミクロン、または 35 ミックと呼ばれることもあります) の厚さと呼んでいます。

• 1/0 – 片面に 1 オンス/フィート^{2 の}銅があり、反対側には銅がないことを示します。
• 1/1 –両面に 1 オンス/平方フィートの銅が^{あることを示します。}
• H/0 または H/H –それぞれ片面または両面に0.5 oz/ft ^{2 の銅があることを示します。}
• 2/0 または 2/2 –それぞれ片面または両面に2 oz/ft ^{2 の銅があることを示します。}

製造は、コンピュータ支援設計によって生成された製造データとコンポーネント情報から始まります。製造データは、CAM (コンピュータ支援製造) ソフトウェアに読み込まれます。CAM は次の機能を実行します。

1. 製作データの入力。
2. データの検証
3. 製造工程における偏差の補正（例：ラミネート時の歪みを補正するためのスケーリング）
4. パネル化
5. デジタルツールの出力（銅パターン、ドリルファイル、検査など）

当初、PCB は透明なマイラーシート上にフォトマスク(通常は実際のサイズの 2 倍または 4 倍) を作成することによって手動で設計されていました。回路図から始めて、コンポーネントのピン パッドをマイラー上にレイアウトし、次にトレースを配線してパッドを接続しました。一般的なコンポーネントのフットプリントを擦り付けて乾式転写することで効率が向上しました。トレースは粘着テープで作成されました。マイラー上に事前に印刷された複製されないグリッドは、レイアウトに役立ちました。完成したフォトマスクは、空の銅張り基板上のフォトレジスト コーティング上に フォトリソグラフィーで複製されました。

現代のPCBは専用のレイアウトソフトウェアを使用して設計され、一般的には次の手順で行われます。^{[33] [34]}

1. 電子設計自動化( EDA ) ツールによる回路図のキャプチャ。
2. カードの寸法とテンプレートは、必要な回路と PCB の筐体に基づいて決定されます。
3. 部品とヒートシンクの位置が決定されます。
4. PCBの層スタックは、複雑さに応じて1層から数十層に決定されます。グランドプレーンと電源プレーンが決定されます。電源プレーンはグランドプレーンの反対側にあり、 PCBに搭載された回路にDC電源を供給しながらAC信号グランドとして機能します。信号相互接続は信号プレーン上にトレースされます。信号プレーンは外層と内層の両方に配置できます。最適なEMI性能を得るために、高周波信号は電源プレーンまたはグランドプレーン間の内部層にルーティングされます。^[35]
5. ラインインピーダンスは、誘電体層の厚さ、配線銅の厚さ、およびトレース幅を使用して決定されます。差動信号の場合は、トレースの分離も考慮されます。信号の配線には、マイクロストリップ、ストリップライン、またはデュアルストリップラインを使用できます。
6. コンポーネントを配置します。熱に関する考慮事項と形状が考慮されます。ビアとランドがマークされます。
7. 信号トレースが配線されます。電子設計自動化ツールは通常、電源プレーンとグランドプレーンのクリアランスと接続を自動的に作成します。
8. 製造データは、ガーバーファイル、ドリルファイル、ピックアンドプレースファイルで構成されています。 ^[34]

複数の小型プリント基板をグループ化して、パネルとして処理することができます。n回複製されたデザインで構成されるパネルはnパネルとも呼ばれ、マルチパネルは複数の異なるデザインを 1 つのパネルに組み合わせたものです。外側のツール ストリップには、ツール ホール、パネル フィデューシャルのセット、テスト クーポンが含まれることが多く、パネル全体に均一に銅を分配して曲がらないようにするためのハッチングされた銅流し込みパターンや同様のパターンが含まれることもあります。アセンブラは、効率的であるため、多くの場合、単一の PCB ではなくパネルにコンポーネントを取り付けます。ボードの端近くにコンポーネントが配置されているボードでは、パネル化が必要になることもあります。そうしないと、組み立て中にボードを取り付けることができないためです。ほとんどのアセンブリ ショップでは、ボードの周囲に少なくとも 10 mm の空き領域が必要です。

パネルは最終的に、ミシン目や溝に沿ってフライス加工や切断によって個々のPCBに分割されます^[36]。フライス加工されたパネルの場合、個々のボード間の一般的な距離は2～3mmです。今日では、パネルの分離はレーザーによって行われることが多く、レーザーはボードを非接触で切断します。レーザーによるパネルの分離は、壊れやすい回路へのストレスを軽減し、欠陥のないユニットの歩留まりを向上させます。

最初のステップは、製造業者の CAM システムで、銅箔 PCB 層の保護マスクにパターンを複製することです。その後のエッチングにより、マスクで保護されていない不要な銅を除去します。(または、導電性インクを空白の (非導電性) 基板にインクジェットで塗布することもできます。この技術は、ハイブリッド回路の製造にも使用されます。)

1. シルクスクリーン印刷では、エッチング耐性インクを使用して保護マスクを作成します。
2. 写真製版では、フォトマスクと現像液を使用して紫外線に敏感なフォトレジストコーティングを選択的に除去し、その下の銅を保護するフォトレジストマスクを作成します。高解像度の要件には直接イメージング技術が使用されることがあります。熱レジストを使用した実験が行われています。 ^{[37]フォトマスクの代わりにレーザーを使用することもできます。これは}マスクレスリソグラフィーまたは直接イメージングとして知られています。
3. PCB ミリングでは、 2 軸または 3 軸の機械式ミリング システムを使用して、基板から銅箔を削り取ります。PCB ミリング マシン (「PCB プロトタイパー」と呼ばれる) はプロッターと同様に動作し、ホスト ソフトウェアからコマンドを受信して​​、ミリング ヘッドの x 軸、y 軸、および (該当する場合) z 軸の位置を制御します。
4. レーザーレジストアブレーションでは、銅張りラミネートに黒色塗料をスプレーし、基板をCNCレーザープロッターに置きます。レーザーは PCB をラスタースキャンし、レジストが不要な部分の塗料をアブレーション (蒸発) します。(注: レーザー銅アブレーションはほとんど使用されず、実験的なものと考えられています。^{[説明が必要]} )
5. レーザー エッチングでは、CNC レーザーによって銅を直接除去できます。上記の PCB ミリングと同様に、これは主にプロトタイプ作成に使用されます。
6. EDMエッチングでは、電気放電を利用して、誘電液に浸された基板から金属を除去します。

選択する方法は、製造するボードの数と必要な解像度によって異なります。

大容量

• シルクスクリーン印刷 – 大きな機能を持つPCBに使用
• 写真製版 – より細かい特徴が必要な場合に使用します

小さなボリューム

• 透明フィルムに印刷し、感光ボードとともにフォトマスクとして使用し、エッチングします。(または、フィルムフォトプロッタを使用します。)
• レーザーレジストアブレーション
• PCBミリング
• レーザーエッチング

趣味人

• レーザー印刷レジスト: トナー転写紙にレーザー印刷し、アイロンまたは改造したラミネーターで裸のラミネートに熱転写し、水浴に浸し、マーカーで修正してからエッチングします。
• ビニールフィルムとレジスト、非洗浄性マーカー、その他の方法。手間がかかり、シングルボードにのみ適しています。

銅のトレースを表面に塗布するプロセスは、減算法にちなんで エッチングと呼ばれますが、加法や半加法もあります。

サブトラクティブ法では、完全に銅で覆われた基板から銅を除去して、目的の銅パターンのみを残します。小規模生産で、多くの場合愛好家によって使用される最も簡単な方法は、基板を塩化鉄などのエッチング溶液に浸す浸漬エッチングです。大量生産に使用される方法と比較すると、エッチング時間は長くなります。熱と攪拌を浴槽に加えることで、エッチング速度を上げることができます。バブルエッチングでは、エッチング液浴槽に空気を通すことで溶液を攪拌し、エッチングを高速化します。スプラッシュエッチングでは、モーター駆動のパドルを使用して基板にエッチング液を吹き付けますが、スプレーエッチングほど高速ではないため、このプロセスは商業的に廃止されました。スプレーエッチングでは、エッチング液がノズルによって基板上に散布され、ポンプによって再循環されます。ノズルパターン、流量、温度、エッチング液の組成を調整することで、エッチング速度を予測どおりに制御し、生産速度を高めることができます。^[38]基板から銅が消費されるにつれて、エッチング液は飽和して効果が低下します。エッチング液の種類によって銅に対する容量は異なり、1リットルの溶液に150グラムもの銅が含まれるものもあります。商業利用では、エッチング液を再生して活性を回復させ、溶解した銅を回収して販売することができます。小規模エッチングでは、金属を含むため腐食性があり有毒な使用済みエッチング液の廃棄に注意する必要があります。^[39]エッチング液は、レジストで保護されていないすべての表面の銅を除去します。エッチング液がレジストの下の薄い銅の端を攻撃すると「アンダーカット」が発生し、導体幅が狭くなり、回路が断線する可能性があります。アンダーカットを防ぐには、エッチング時間を慎重に制御する必要があります。金属メッキをレジストとして使用すると、「オーバーハング」が発生する可能性があり、隣接するトレースが近接しているとショートする可能性があります。オーバーハングは、エッチング後にボードをワイヤーブラシで磨くことで取り除くことができます。^[38]

アディティブ法では、複雑なプロセスを使用して、パターンがむき出しの基板上に電気メッキされます。アディティブ法の利点は、必要な材料が少なく、廃棄物が少ないことです。完全なアディティブ法では、むき出しのラミネートを感光性フィルムで覆い、画像化します (マスクを通して光にさらし、現像して未露光のフィルムを除去します)。露出した領域は、通常パラジウムを含む化学浴で感光され、スルーホールめっきに使用されるものと同様のもので、露出した領域が金属イオンを結合できるようにします。次に、ラミネートの感光領域に銅メッキが施されます。マスクが剥がされると、PCB が完成します。

セミアディティブ法は最も一般的なプロセスです。パターン化されていない基板にはすでに薄い銅層があります。次に、リバースマスクを適用します (サブトラクティブ法のマスクとは異なり、このマスクは最終的にトレースになる基板の部分を露出させます)。次に、マスクされていない領域に基板上の追加の銅メッキを施します。銅は任意の厚さにメッキできます。次に、スズ鉛メッキまたはその他の表面メッキを施します。マスクを剥がし、簡単なエッチング ステップで、露出した元の銅ラミネートを基板から取り除き、個々のトレースを分離します。メッキされたスルー ホールを持つ一部の片面基板は、この方法で製造されます。 ゼネラル エレクトリックは、 1960 年代後半にアディティブ ボードを使用して民生用ラジオ セットを製造しました。(セミ) アディティブ プロセスは、回路基板に導電性ビアを作成するためにホールのメッキスルーを容易にするため、多層基板でよく使用されます。

工業エッチングは通常、過硫酸アンモニウムまたは塩化鉄で行われます。PTH（メッキスルーホール）の場合は、穴を開けた後に無電解メッキの追加ステップが行われ、次に銅が電気メッキされて厚みが増し、基板がスクリーニングされ、スズ/鉛でメッキされます。スズ/鉛がレジストとなり、むき出しの銅がエッチングされて除去されます。^[40]

多層プリント基板は基板内部にトレース層を持つ。これは、一定時間圧力と熱を加えてプレス機で材料を積み重ねて積層することで実現される。これにより、分離不可能な一体型製品が完成する。例えば、4層PCBは、両面銅張積層板から始めて、両面に回路をエッチングし、次に上下のプリプレグと銅箔にラミネートすることで製造できる。次に、ドリルで穴を開け、メッキし、再度エッチングして、上層と下層にトレースを形成する。^[41]

内層はラミネート加工前に完全な機械検査を受けます。これは、後から間違いを修正することができないからです。自動光学検査（AOI）機は、基板の画像と元の設計データから生成されたデジタル画像を比較します。自動光学成形（AOS）機は、不足している銅を追加したり、レーザーを使用して余分な銅を除去したりして、廃棄しなければならないPCBの数を減らします。^{[42] [43] [44]} PCBトラックの幅はわずか10マイクロメートルです。

PCB に穴を開けるには、通常、タングステン カーバイドでコーティングされたドリル ビットを使用します。コーティングされたタングステン カーバイドを使用するのは、基板の素材が研磨性があるためです。高速鋼のビットはすぐに鈍くなり、銅を裂いて基板を台無しにします。穴あけは、コンピューター制御のドリル マシンで、ドリル穴の位置とサイズを記述した ドリル ファイルまたはExcellon ファイルを使用して行われます。

電気メッキまたは中空の金属アイレットを挿入することで、穴に導電性を持たせ、基板の層を接続することができます。一部の導電性穴は、スルーホール部品のリード線を挿入するためのものです。基板の層を接続するために使用されるその他の穴は、ビアと呼ばれます。

直径が76.2マイクロメートル未満のビアが必要な場合、機械ビットによる穴あけは摩耗や破損率が高いため不可能である。この場合、ビアはレーザードリル（レーザーで蒸発させる）で穴あけされる。レーザードリルで穴あけされたビアは、通常、穴の内側の表面仕上げが劣る。これらの穴はマイクロビアと呼ばれ、直径が10マイクロメートルほどになることもある。^{[45] [46]}

また、制御された深さのドリル、レーザードリル、または積層前にPCBの個々のシートを事前にドリルすることで、基板全体を貫通するのではなく、一部の銅層のみを接続する穴をあけることもできます。これらの穴は、内部の銅層を外層に接続する場合はブラインドビア、2つ以上の内部銅層を接続して外層を接続しない場合は埋め込みビアと呼ばれます。レーザードリルマシンは1秒間に数千個の穴を開けることができ、UVレーザーまたはCO2レーザーを使用できます_。 [ ^{47] [48]}

2 層以上の基板の穴壁を導電性にし、銅で電気メッキしてメッキスルーホールを形成できます。これらの穴は、PCB の導電層を電気的に接続します。

3 層以上の多層基板の場合、ドリル加工によって積層システム内の接着剤の高温分解生成物のスミアが生成されるのが一般的です。穴をメッキする前に、このスミアを化学的なデスミア処理またはプラズマ エッチングで除去する必要があります。デスミア処理により、穴をメッキするときに銅層との良好な接続が確保されます。信頼性の高い基板では、過マンガン酸カリウム ベースのエッチング液またはプラズマ エッチングを使用して、エッチバックと呼ばれる化学的処理が行われます。エッチバックによって樹脂とガラス繊維が除去され、銅層が穴まで伸びて、穴がメッキされるにつれて堆積した銅と一体になります。

適切なメッキや表面仕上げの選択は、プロセスの歩留まり、手直しの量、現場での故障率、信頼性にとって非常に重要になります。^[49]

PCBはニッケルの上にはんだ、スズ、または金でメッキされることがあります。^{[50] [51]}

PCBをエッチングして水ですすいだ後、はんだマスクを塗布し、露出した銅をはんだ、ニッケル/金、またはその他の防錆コーティングでコーティングします。^[52]

PCB と使用する部品の両方に適合するはんだを使用することが重要です。例としては、ボール グリッド アレイ(BGA) があり、接続に錫鉛はんだボールを使用し、むき出しの銅トレース上でボールが失われないようにしたり、鉛フリーはんだペーストを使用したりします。

使用されるその他のめっきには、有機はんだ付け性保護剤(OSP)、浸漬銀(IAg)、浸漬スズ (ISn)、無電解ニッケル浸漬金(ENIG) コーティング、無電解ニッケル無電解パラジウム浸漬金(ENEPIG)、および直接金めっき(ニッケル上) があります。一部のボードの 1 つのエッジに沿って配置されるエッジ コネクタは、多くの場合、ニッケルめっきを施してからENIG を使用して金めっきを施します。コーティングに関するもう 1 つの考慮事項は、コーティング金属がスズはんだに急速に拡散することです。スズは Cu ₆ Sn ₅や Ag ₃ Cuなどの金属間化合物を形成し、これがスズの液相線または固相線 (50 °C) に溶解して表面コーティングを剥がしたり、ボイドを残したりします。

電気化学的マイグレーション（ECM）は、直流電圧バイアスの影響下でプリント基板（PCB）上または内部に導電性金属フィラメントが成長することです。^{[53] [54]}銀、亜鉛、アルミニウムは電界の影響下でウィスカーを成長させることが知られています。銀はハロゲン化物やその他のイオンが存在すると導電性表面経路も成長するため、電子機器での使用には適していません。錫はメッキ表面の張力により「ウィスカー」を成長させます。錫鉛メッキやはんだメッキでもウィスカーは成長しますが、錫の割合を減らすことでのみ減少します。はんだまたは錫メッキをリフローして表面応力を緩和すると、ウィスカーの発生率が低下します。コーティングのもう1つの問題は、低温で錫が粉末状の同素体に変化する錫ペストです。 ^[55]

はんだ付けしてはいけない部分は、はんだレジスト（はんだマスク）で覆うことができます。はんだマスクは PCB に特徴的な緑色を与えますが、赤、青、紫、黄、黒、白など、他の色もあります。今日使用されている最も一般的なはんだレジストの 1 つは、「LPI」（液体フォトイメージング可能なはんだマスク）と呼ばれています。^[56]  感光性コーティングを PWB の表面に塗布し、はんだマスク イメージ フィルムを通して光にさらし、最後に現像して、露光されていない部分を洗い流します。ドライ フィルムはんだマスクは、メッキやエッチングのために PWB をイメージングするために使用されるドライ フィルムに似ています。PWB 表面にラミネートした後、LPI としてイメージングされ、現像されます。かつてはエポキシ インクをスクリーン印刷するために使用されていましたが、精度と解像度が低いため、現在はあまり使用されていません。はんだをはじくことに加えて、はんだレジストは、露出している銅を環境から保護します。

凡例 (シルクまたはシルクスクリーンとも呼ばれる) は、多くの場合、PCB の片面または両面に印刷されます。これには、コンポーネントの指定子、スイッチ設定、テスト ポイント、および回路基板の組み立て、テスト、保守、場合によっては使用に役立つその他の指示が含まれます。

凡例を印刷するには、次の 3 つの方法があります。

1. シルクスクリーン印刷エポキシインクは確立された方法であったため、別名が付けられました。
2. 液体写真イメージングは​​スクリーン印刷よりも正確な方法です。
3. インクジェット印刷の使用が増えています。インクジェット プリンターは、テキスト、シリアル番号、バーコードなど、各 PCB ユニットに固有の可変データを印刷できます。

コンポーネントが取り付けられていないボードは、通常、ベアボードで「ショート」と「オープン」がテストされます。これは、電気テストまたはPCB e-テストと呼ばれます。ショートとは、接続されるべきではない 2 点間の接続です。オープンとは、接続されるべきポイント間の接続が欠落している状態です。^[要出典]大量テストの場合、剛性ニードルアダプタがボード上の銅ランドに接触します。^[57]固定具またはアダプタは大きな固定費であり、この方法は大量生産または高価値生産の場合にのみ経済的です。小中量生産の場合は、フライングプローブテスターが使用されます。フライングプローブテスターでは、XY ドライブによってテストプローブがボード上を移動し、銅ランドに接触します。固定具は不要なので、固定費は大幅に低くなります。CAM システムは、必要に応じて各接点に電圧を印加し、この電圧が適切な接点にのみ現れることを確認するように電気テスターに​​指示します。

組み立てでは、むき出しの基板に電子部品を実装（または「詰め込む」）して、機能的なプリント回路アセンブリ（PCA）を形成します。これは「プリント回路基板アセンブリ」（PCBA）と呼ばれることもあります。^{[58] [59]}スルーホール技術では、部品のリード線は導電性パッドで囲まれた穴に挿入されます。穴は部品を所定の位置に保持します。表面実装技術（SMT）では、部品はPCBに配置され、ピンが導電性パッドと一列に並ぶか、 PCBの表面に配置されます。パッドに事前に塗布されたはんだペーストが部品を一時的に所定の位置に保持します。表面実装部品が基板の両面に取り付けられている場合は、下側の部品が基板に接着されます。スルーホールと表面実装の両方で、部品ははんだ付けされます。はんだが冷却されて固まると、部品は恒久的に所定の位置に保持され、電気的に基板に接続されます。^[60]

プリント基板に部品を取り付けるために使用されるはんだ付け技術にはさまざまなものがあります。大量生産では通常、スルーホール部品にはピックアンドプレース装置とバルクウェーブはんだ付け、またはSMT部品やスルーホール部品にはリフロー炉が使用されますが、熟練した技術者は、少量のプロトタイプでは、ピンセットと先端の細いはんだごてを使用して、顕微鏡下で非常に小さな部品（たとえば、0.02インチ×0.01インチの0201パッケージ）^[61]を手作業ではんだ付けすることができます。繊細な部品には選択的はんだ付けが使用される場合があります。ボールグリッドアレイ（BGA）パッケージなど、一部のSMT部品は手作業ではんだ付けできません。すべてのスルーホール部品は手作業ではんだ付けできるため、サイズ、重量、および大量生産で使用される正確な部品の使用が問題にならないプロトタイプに適しています。

多くの場合、スルーホール構造と表面実装構造を 1 つのアセンブリに組み合わせる必要があります。これは、必要なコンポーネントの一部が表面実装パッケージでのみ使用可能で、他のコンポーネントはスルーホール パッケージでのみ使用可能であるためです。または、すべてのコンポーネントがスルーホール パッケージで使用可能であっても、一部の利用可能な表面実装デバイスを使用することで得られるサイズ、重量、およびコストの削減を活用したい場合があります。両方の方法を使用するもう 1 つの理由は、スルーホール実装では、物理的ストレスに耐える可能性のあるコンポーネント (頻繁に接続および切断されるコネクタや、PCB とコネクタのインターフェイスに大きなストレスを与えることが予想されるケーブルに接続するコネクタなど) に必要な強度を提供できる一方で、触れられないことが予想されるコンポーネントでは、表面実装技術を使用すると占有スペースが少なくなるためです。さらに比較するには、SMT ページを参照してください。

ボードにデータが配置された後、さまざまな方法でテストできます。

• 電源がオフになっている間に、目視検査、自動光学検査が行われます。PCB製造のこの段階で品質管理を維持するために、PCB コンポーネントの配置、はんだ付け、および検査に関するJEDECガイドラインが一般的に使用されています。
• 電源オフ中にアナログシグネチャ分析、電源オフテストを実行します。
• 電源がオンの状態で、物理的な測定（電圧など）を実行できるインサーキットテスト。
• 電源が入っている間に機能テストを行い、PCB が設計どおりに動作するかどうかを確認します。

これらのテストを容易にするために、PCB は一時的な接続を行うための追加のパッドを備えて設計されることがあります。場合によっては、これらのパッドを抵抗器で分離する必要があります。インサーキット テストでは、一部のコンポーネントの境界スキャンテスト機能も実行されることがあります。インサーキット テスト システムは、ボード上の 不揮発性メモリコンポーネントをプログラムするためにも使用されることがあります。

バウンダリ スキャン テストでは、ボード上のさまざまな IC に統合されたテスト回路が PCB トレース間に一時的な接続を形成し、IC が正しく取り付けられていることをテストします。バウンダリ スキャン テストでは、テスト対象のすべての IC が標準のテスト構成手順を使用する必要があります。最も一般的なのは Joint Test Action Group (JTAG) 標準です。JTAGテストアーキテクチャは、IC 内の回路を使用して IC ピン自体をテスト プローブとして使用することにより、物理的なテスト プローブを使用せずにボード上の集積回路間の相互接続をテストする手段を提供します。JTAG ツール ベンダーは、障害のあるネットを検出するだけでなく、特定のネット、デバイス、ピンに障害を分離するためのさまざまな種類の刺激と高度なアルゴリズムを提供しています。

基板がテストに不合格になった場合、技術者は不合格になったコンポーネントをはんだ付け解除して交換します。この作業はリワークと呼ばれます。

過酷な環境向けの PCB には、部品をはんだ付けした後に浸漬またはスプレーで塗布されるコンフォーマルコーティングが施されていることが多い。コーティングは、腐食や漏洩電流、結露によるショートを防ぐ。最も初期のコンフォーマルコーティングはワックスであったが、現代のコンフォーマルコーティングは通常、シリコンゴム、ポリウレタン、アクリル、エポキシの希釈溶液に浸漬したものである。コンフォーマルコーティングを施す別の方法としては、真空チャンバー内で PCB にプラスチックをスパッタリングする方法がある。コンフォーマルコーティングの主な欠点は、基板のメンテナンスが極めて困難になることである。^[62]

組み立てられた PCB の多くは静電気に敏感なので、輸送中は帯電防止バッグに入れる必要があります。これらのボードを取り扱う際は、ユーザーはアース (接地)する必要があります。取り扱い方法が不適切だと、蓄積された静電気をボードに伝え、コンポーネントを損傷または破壊する可能性があります。損傷はすぐには機能に影響しないかもしれませんが、後で早期に故障したり、断続的な動作障害を引き起こしたり、ボードが正常に機能する環境条件や電気条件の範囲を狭めたりする可能性があります。

コードウッド構造は、かなりのスペースを節約できるため、スペースが貴重である用途（信管、ミサイル誘導、遠隔測定システムなど）や、短いトレースが重要となる高速コンピュータで、ワイヤ端部品とともによく使用されていました。コードウッド構造では、アキシャルリード部品は2つの平行な平面の間に取り付けられていました。この名前は、アキシャルリード部品（コンデンサ、抵抗器、コイル、ダイオード）が薪の山のように平行な行と列に積み重ねられていることに由来しています。部品は、ジャンパー線ではんだ付けされるか、部品のリードに直角に溶接された薄いニッケルリボンで他の部品に接続されていました。^[63]異なる相互接続層がショートするのを防ぐため、それらの間には薄い絶縁カードが配置されました。カードのミシン目や穴から、部品のリードが次の相互接続層まで突き出ていました。このシステムの欠点の1つは、信頼性の高い相互接続溶接を行うために、特殊なニッケルリード部品を使用する必要があることでした。コンポーネントの熱膨張差により、コンポーネントのリード線と PCB トレースに圧力がかかり、機械的な損傷を引き起こす可能性があります (アポロ計画のいくつかのモジュールで見られたように)。さらに、内部にあるコンポーネントは交換が困難です。コードウッド構造の一部のバージョンでは、はんだ付けされた片面 PCB を相互接続方法として使用し (写真参照)、通常のリード線付きコンポーネントを使用できるようになりましたが、ボードの取り外しや端にないコンポーネントの交換が困難になりました。

集積回路が登場する前は、この方法によって可能な限り最高の部品実装密度を実現できたため、 Control Data Corporation を含む多くのコンピュータベンダーがこの方法を採用していました。

プロトタイプ作成に使用される、単一コンポーネント用の最小限の PCB は、ブレイクアウト ボードと呼ばれます。ブレイクアウト ボードの目的は、コンポーネントのリードを別の端子に「ブレイクアウト」して、手動で簡単に接続できるようにすることです。ブレイクアウト ボードは、特に表面実装コンポーネントや、リード ピッチが細かいコンポーネントに使用されます。

先進的なPCBには、コンデンサや集積回路などの部品が基板に埋め込まれており、PCB表面上の部品が占めるスペースを減らしながら電気特性を向上させることができます。^[64]

マルチワイヤーは、機械配線された絶縁電線を非導電性マトリックス（多くの場合プラスチック樹脂）に埋め込んだ特許取得済みの相互接続技術です。^[65] 1980年代から1990年代にかけて使用されていました。2010年現在、^[update]マルチワイヤーは日立を通じてまだ入手可能です。

埋め込みマトリックス内で相互接続 (ワイヤ) を積み重ねるのは非常に簡単であるため、このアプローチにより、設計者はワイヤのルーティング (通常、PCB 設計で時間のかかる操作) を完全に忘れることができました。設計者が接続を必要とする場所であればどこでも、マシンが 1 つの場所/ピンから別の場所/ピンまでワイヤを直線で描画します。これにより、設計時間が非常に短縮され (高密度設計でも複雑なアルゴリズムを使用する必要はありません)、クロストークも減少しました(ワイヤが互いに平行に走るとクロストークは悪化しますが、Multiwire ではほとんど発生しません)。ただし、大量に必要な場合はコストが高すぎて、より安価な PCB テクノロジと競合することはできません。

マルチワイヤボードレイアウトはPCBレイアウトよりも簡単に修正できます。^[66]

プリント基板は、その層、特に銅層の多用途性により、電子工学や生物医学工学における通常の用途の代替として使用されてきました。PCB層は、静電容量式圧力センサーや加速度計などのセンサー、マイクロバルブやマイクロヒーターなどのアクチュエーター、さらにはポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を実行するためのラボオンチップ（LoC）用のセンサーとアクチュエーターのプラットフォーム、燃料電池などを製造するために使用されてきました。^[67]

メーカーは、部品レベルのトラブルシューティングにかかる​​時間とコストに比べ、交換コストが比較的低いため、プリント基板の部品レベルの修理をサポートしない場合があります。基板レベルの修理では、技術者が障害のある基板 (PCA) を特定し、交換します。この移行は、メーカーの観点からは経済的に効率的ですが、抵抗器やコンデンサなどの小さな安価な部品 1 つの故障により、数百の機能部品を搭載した基板が廃棄され、交換される可能性があるため、物質的に無駄でもあります。この慣行は、電子廃棄物の問題に大きく貢献しています。^[68]

多くの国（欧州単一市場参加国すべて、^[69]英国、^[70]トルコ、中国を含む）では、電気機器における鉛、カドミウム、水銀の使用を法律で制限している。したがって、そのような国で販売されるPCBは、鉛フリーの製造工程と鉛フリーはんだを使用しなければならず、付属部品自体も規制に準拠していなければならない。^{[71] [72]}

安全規格 UL 796 は、デバイスや機器のコンポーネントとして使用されるプリント配線基板のコンポーネント安全要件を規定しています。テストでは、可燃性、最大動作温度、電気トラッキング、熱変形、通電中の電気部品の直接サポートなどの特性を分析します。

• ブレッドボード
• BT-エポキシ- PCB に使用される樹脂
• 認定インターコネクト デザイナー- PCB デザイナー向けの資格
• オッカムプロセス- はんだ付け不要の回路基板製造方法

• Tavernier, Karel (2015 年 9 月). 「PCB 製造データ - 設計から製造へのデータ転送」(PDF) . V6. 2022 年 3 月 8 日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2022 年5 月 9 日閲覧。
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• ウィキメディア・コモンズのプリント回路基板に関連するメディア