知っておくべきプリント基板の応用範囲

キーワード: プリント基板

プリント基板（PCB）は、電子部品の非常に重要なサブアセンブリです。誰もが毎日利用しており、数多くの仕事や商業活動の分野と非常に深く関連しています。プリント基板の用途は事実上計り知れませんが、ここでは10の典型的なプリント基板の用途を見ていきます。

プリント基板の役割とは？

プリント基板は、電子デバイスを相互接続するプリントです。現在、それらは様々な産業において私たちが日常生活で依存している電子機器に固有の部品となっています。それらは電気を通さない材料から作られており、線、パッド、およびその他の類似の構造は、特定の製品のすべての電子構成要素を相互接続する銅シートからエッチングされています。他のプリント基板には、コンデンサや抵抗器など、基板にはんだ付けされた他の部品が含まれる場合もあります。

実装プロセスの種類

プリント基板の応用における2つの一般的なアプローチは、スルーホール実装と表面実装です。

スルーホール実装

スルーホール実装プロセスでは、組立業者は部品のリードを、ベアプリント基板に開けられた穴に差し込みます。この技術は、プリント基板の製造に最初に使用されたものです。

スルーホール技術は、表面実装技術よりも耐久性の高い接続を提供できるため、重要なシステムに適用されます。これは、リードが基板全体の長さに沿って延びているためで、表面実装のようにリードがはんだ付けされる場合とは異なります。スルーホール技術はまた、テスト、特にプロトタイピングに使用されるデバイスにも適用されます。なぜなら、そのような部品は手動調整に最適だからです。

表面実装

表面実装は、基本的にはんだを使用して部品をプリント基板の表面に配置することです。この方法は1960年代に発明されましたが、1980年代から普及し始め、それ以来一般的になりました。現在では最も一般的に使用されており、部品実装方法と呼ばれています。表面実装基板では、プリント基板の異なる層はスルーホールではなく、ビアと呼ばれる小さな部品によって接合されます。

この実装方法により、組立業者は基板の反対側にも他の部品を実装することができます。実装される部品は小さなサイズにすることもできるため、1枚の基板により多くの部品を収めることができます。これによりコストが削減され、電子デバイスのサイズが年々小さくなり続けることが可能になりました。表面実装のもう一つの利点は、比較的短時間で完了でき、スルーホール実装よりもプロセスが複雑でないため、コストを削減できることです。

プリント基板はどこで見つかるでしょうか？以下は、市場別のプリント基板の最も典型的な10の用途です：

医療機器

新たな能力を開発する技術が登場するにつれて、医療分野ではますます多くのプリント基板の組み込みが利用されています。プリント基板は、診断、監視、治療などに用いられる機器に使用されます。

医療用プリント基板の製造には特別な注意が必要です。なぜなら、その機能は非常に敏感であり、患者の健康にとって非常に重要である可能性があるからです。一部の用途では、特に体内に埋め込まれるシステムのプリント基板は、清浄度に関する仕様も必要とします。埋め込み型や救急室のモニターなど多くの用途では、使用される基板が比較的小さいサイズであることが要求されます。このため、多くの医療用プリント基板は高密度実装（HDI）医療用プリント基板です。

医療機器におけるプリント基板の使用

医用画像システム：コンピュータ断層撮影（CT）、コンピュータ支援断層撮影、超音波スキャナーは、通常プリント基板を採用しており、そのような画像を集約・解釈するコンピュータも同様です。

モニター：心拍数、血圧、血糖値、肥満度などを測定する機器は、測定値を取得するために電子部品を採用しています。

輸液ポンプ：インスリン投与用の静脈内輸液ポンプ、患者自己調節式鎮痛ポンプなど、設定量の液体を患者に送達するIVフローポンプが含まれます。これらの製品は、最適に動作し正確な精度を保つためにプリント基板に依存しています。

体内デバイス：ペースメーカーなどの体内埋め込み型デバイスは、小型のプリント基板を必要とします。

今日、医療業界は電子技術を応用する新たな方法を称え続けています。この技術の発展が進み、基板の小型化、高密度化、信頼性向上が実現可能かつコスト効率的になるにつれ、医療分野におけるプリント基板の役割は拡大し続けるでしょう。

LED

LEDは、住宅・商業照明、自動車製造、医療、コンピューター工学など、多くの分野で広く応用されているランプの一種です。省エネルギー性、長寿命、コンパクトサイズであるため採用されています。

LED応用において、プリント基板には電球から熱を放散させる役割もあります。本稿では、過度の熱がLEDの全体的な寿命に悪影響を及ぼすことを示します。そのため、LED製造で使用されるプリント基板は通常アルミニウム製です。この金属は他金属と比較して熱伝導性に優れています。これにより設計の複雑さが軽減され、追加のヒートシンクが不要となり、結果として設計の小型化が実現します。

LEDプリント基板は以下の分野で見られます：

住宅照明：スマート電球やLEDは、住宅所有者が可能な限り効率的に建物を照らすことを可能にします。

店頭照明：企業は特別な告知や店舗の照明にLEDを利用できます。

自動車ディスプレイ：LEDプリント基板は、新型ダッシュボード表示灯、ヘッドライト、ブレーキランプなどの部品として使用できます。

コンピューターディスプレイ：LEDプリント基板は、ノートパソコンやデスクトップパソコンの表示灯やディスプレイを駆動するために広く使用されています。

医療用照明：LEDは領域を明るく照らし、発熱が少ないため、手術や緊急処置を含む医療用途に適しています。

将来、LEDは様々なシステムで一般的に使用されるため、照明分野におけるプリント基板の関与は増加すると予想されます。

民生用電子機器

スマートフォン、コンピューターなど、日常生活で使用される多くの民生用電子機器は、プリント基板なしでは動作しません。ほとんどの製品に電子部品を組み込み続けるなら、プリント基板は私たちの生活に不可欠な存在です。

時計、手首、衣類などに収められたものでさえ、高い接続密度を持つ小型の回路基板を使用しながら、多数の複雑な機能を実行できます。民生用電子機器に必要なプリント基板は、最終製品の価格を大幅に上げないよう、比較的安価である必要もあります。メーカーは信頼性の高い基板を必要とします。事業を継続するには、製品が適切に動作しなければならないからです。

通信機器：スマートフォン、タブレット、スマートウォッチ、ラジオなどの多くの民生用電子機器・通信製品は、プリント基板なしでは実現不可能です。

コンピューター：プリント基板は個人・業務用コンピューターの両方で一般的です。

娯楽システム：テレビ、ステレオ、ビデオゲーム機、電子娯楽・仮想システムなどの家庭用機器はすべてプリント基板を使用しています。

家電製品：冷蔵庫、電子レンジ、コーヒーメーカーなど、ほとんどすべての家電製品にも電子部品とプリント基板が含まれています。

産業機器

プリント基板の産業分野における応用は非常に広範であり、コンピュータ製品、通信製品、自動車、家電、医療機器、鉱山機械などの過酷な環境製品にまで及びます。電子部品は、製造および流通加工施設、ならびに他の種類の産業で見られるほとんどの機器を駆動しています。

産業分野で使用される回路基板は、必要とされる産業の要求に応じて場合によっては高出力を必要とし、堅牢で産業施設内の環境に耐えられるものでなければなりません。プリント基板は、過酷な取り扱い、複雑な機械の振動や変動、高温または低温、化学物質に敏感な取り扱いに対して物理的な耐久性を必要とする場合があります。