1. はじめに

人工知能（AI）メガネは「軽量装着」の要求により、PCBサイズは通常20mm×30mm以内に制限されます。その上、プロセッサ、センサー、ワイヤレスモジュール（Wi-Fi 6 / Bluetooth 5.3）など100点以上の部品を集積する必要があります。業界データによると、AIメガネ開発の60％はPCBの小型化不足が原因で失敗しています。あるメーカーではPCBサイズが25mm×35mmを超えた結果、フレーム組立歩留まりはわずか65％にとどまり、発売が3か月遅延しました。

PCBGOGOはAIメガネ向けPCBのカスタム設計に5年以上注力し、累計80万枚以上の微小PCB（最小サイズ12mm×15mm）を提供、30社以上の主要AR/VRメーカーにサービスを提供してきました。本記事では、小型化設計のコアパラメータ、製造制約、集積ソリューションを解説し、ハードウェアエンジニアがサイズの制約を突破する手助けをします。

2. コア技術解析

AIメガネPCBの小型化は、IPC-2221（プリント基板設計一般規格）第5.4条に従い、微小PCB向けの特殊要件を満たす必要があります。コアとなる技術的課題は以下の3つです。

1. 配線幅と穴径
   通常のPCBでは配線幅≥0.2mm、穴径≥0.3mmですが、AIメガネPCBでは配線幅0.12mm--0.15mm、穴径0.15mm--0.2mmに圧縮する必要があります。GB/T 4677第4.2条に基づく微小PCB寸法公差は±0.05mmです。PCBGOGO実験室のテストでは、配線幅が0.12mm未満の場合、エッチング断線リスクが30％上昇するため、「半加成法」工程を採用します。

2. 積層密度
   通常のPCBは4--6層ですが、AIメガネPCBでは8--12層に増やす必要があります（例：3+2+3の対称積層）。層間厚さは0.08mm--0.1mmで、IPC-A-600G Class 3規格に従い、層間気泡率は1％以下に制御します。

3. 部品集積
   01005の超小型部品（0.4mm×0.2mm）を採用する必要がありますが、搭載精度は±0.02mmでなければならず、これを守らないと部品偏位率が15％を超えます。

主流微小PCB材料として、SHENGYIS2116（厚さ0.1mm--0.3mm、Tg=165℃）は一般的なAIメガネに適しています。高周波信号を扱うAIメガネ（例：ARナビゲーションモジュール）には、ロジャースRO4350B（厚さ0.15mm--0.4mm、誘電率4.4±0.05）が適しています。両者ともPCBGOGOの「微小化工程互換性テスト」に合格しており、0.12mm配線幅で安定した量産が可能です。

3. 実践的な設計-製造方法

3.1 小型化設計の4ステップ

積層計画
8層のAIメガネPCBは「信号層－接地層－電源層－信号層－信号層－電源層－接地層－信号層」の対称構造を採用。基材はshangyiS2116（0.15mm/層）、半硬化フィルムは松下R-1515（0.05mm/枚）、層間厚さ誤差は±0.01mm以内。IPC-2221第5.3.3条に従い、PCBGOGO積層設計ソフトJPE-Layer 5.0で設計します。

配線幅-穴径設定

1. 信号線幅0.15mm（1oz銅厚）、インピーダンス50Ω（Z=60/√εr×ln(5.98h/W)で計算、h=0.1mm）

2. 電源線幅0.2mm（1A電流対応）

3. 穴径0.2mm（01005部品リード適合）、ドリル精度±0.01mm、PCBGOGOレーザードリル機JPE-Laser-600使用

部品配置
「機能分区＋最短経路」原則で配置。プロセッサ（例：Qualcomm XR2 Gen 2）を中央に配置、センサー（カメラ?マイク）を周囲に、ワイヤレスモジュール（Wi-Fi 6チップ）を外周に配置して干渉を減少。部品間隔は≥0.1mm、Altium Designer 23.0でレイアウトし、PCBGOGO DFM事前審査システムJPE-DFM 7.0で部品干渉リスクをチェック。

配線最適化

1. 高周波信号線（Wi-Fi 6）は表層を通し、インピーダンスマッチング47.5Ω--52.5Ω

2. 電源線はビアを避けて電圧降下を最小化

3. センサー等の感度信号線は接地シールドを追加、シールド幅≥0.1mm（IPC-2221第6.2条参照）

3.2 工程上の品質保証

エッチング工程
「半加成法」を採用。薄銅5μmを堆積後、フォトリソグラフィーと電解メッキで35μm（1oz）に仕上げ、配線幅精度は±0.01mm。IPC-TM-650 2.3.17に準拠。

はんだレジスト塗布
液状感光はんだレジストJPE-SR-800を厚さ15μm--20μmで塗布。配線端部を≥0.05mmカバーし、はんだレジストがパッドに流入するのを防止。

寸法検査
各ロット50枚をサンプル抽出、二次元影像測定器JPE-Vision-900（精度±0.001mm）で外形寸法を測定、合格率は≥99.5％。

4. まとめ

AIメガネPCBの小型化設計は、「サイズ圧縮」と「製造信頼性」のバランスが重要です。積層の高密度化、配線幅?穴径の微細化、部品の超小型化による集積化がコアであり、半加成法などの特殊工程で歩留まりを保証します。

PCBGOGOは「微小PCBカスタム全工程サービス」を提供しており、DFM事前審査（30以上の小型化リスク回避）、レーザードリル（0.1mm穴径安定量産）、全寸法検査まで、設計を確実に実現します。