産業用制御分野において、PCBA（プリント回路基板の組立品）は中核コンポーネントとして、その安定性が極めて重要です。しかしながら、産業環境はしばしば振動や衝撃などの過酷な条件を伴うため、PCBAの耐振性能に対する要求は非常に高くなります。この記事では、実際の経験を基に、産業用制御PCBAの耐振設計における要点や技術について紹介します。

まず、合理的なレイアウト設計はPCBAの耐振性能を高めるための基本です。レイアウトを行う際には、部品の重量、サイズ、取り付け方法を十分に考慮し、重量のある部品をPCBの中央付近または支持点に近い位置に配置することで、重心を低く保ち、振動の影響を軽減します。また、感度の高い部品を基板の端や角など振動の影響を受けやすい場所に配置するのは避けるべきです。さらに、振動に弱い部品（コンデンサ、水晶振動子など）には、接着剤による固定や補助支持構造の追加など、特別な固定方法を使用することが推奨されます。

次に、配線の最適化もPCBAの耐振性能を向上させるための重要な手段です。配線設計では、配線の長さをできるだけ短くし、交差や並走を減らすことで、振動による信号干渉を低減します。また、配線幅を適切に設定することで、十分な引張強度を確保できます。特に、クロック信号やリセット信号などの重要な信号線には、差動配線やシールド線を使用することで、ノイズ耐性を高めることが可能です。たとえば、PCBGOGOがある産業顧客に提供したPCBA設計サービスでは、配線の最適化を通じて、振動による信号劣化を効果的に低減し、システム全体の安定性を向上させました。

さらに、適切な部品とPCB材料の選定もPCBAの耐振性能向上において不可欠です。部品の選定では、耐振性能に優れたチップ型（表面実装）部品を優先すべきです。スルーホール部品と比べて、チップ型部品は振動に対する耐性が高くなります。また、PCB材料の選定においては、高Tg（ガラス転移温度）かつ低CTE（熱膨張係数）の材料を使用することで、基板の耐振性および耐熱性を向上させることができます。PCBGOGOでは、材料選定にも厳格な品質基準を設けており、顧客の耐振ニーズに対応した最適な基板材料を採用しています。

加えて、補強対策もPCBAの耐振性能を高める有効な方法です。一般的な補強手段としては、支柱の追加、補強フレームの使用、防湿コーティング（三防塗料）の塗布などがあります。支柱はPCBAの機械的強度を高め、振動による変形を防止します。補強フレームは部品を基板上にしっかりと固定し、緩みや脱落を防ぎます。三防塗料は、PCBAを湿気、埃、塩害から保護するだけでなく、振動に対する耐性も向上させます。

最後に、振動試験はPCBAの耐振性能を検証するために不可欠なステップです。振動試験を通じて、PCBAが実際の使用環境において受ける可能性のある振動条件をシミュレーションし、その性能を評価することができます。試験結果に基づいて、PCBA設計のさらなる最適化や改善が可能です。PCBGOGOは、専門的な振動試験装置を備えており、顧客の要求に応じたカスタマイズ試験を実施し、実際の使用条件に対応した高信頼性のPCBAを提供しています。