4つの重要ポイントで徹底解説基板製造に携わる方であれば、はんだ付けの信頼性が製品寿命を左右することは周知の事実です。片面基板SMTは実装面が片側のみのため、はんだ不良、はんだ剥離、放熱不足といった問題が発生しやすく、特に産業機器や車載電子のように高信頼性が求められる分野では採用が難しいケースも少なくありません。一方、両面基板SMTははんだ信頼性に優れ、実際に採用した顧客からは、不良率が3％から5％から1％未満へ大幅に低減したという声も多く寄せられています。本記事では、実運用で検証された両面基板SMTのはんだ信頼性が高い4つの理由を、技術的観点から解説します。1.放熱性が高く、はんだの熱劣化が起こりにくいはんだ付け工程における高温は、接合信頼性に最も大きな影響を与える要因です。片面基板は銅層が一方向にしか存在しないため、熱がこもりやすく、局所的な過熱によって、はんだの濡れ不足や部品ダメージが発生しやすくなります。両面基板では、表裏の銅層が放熱経路として機能し、熱を均一に拡散できます。リフローはんだ付け時のピーク温度は約245℃、保持時間は10秒前後に制御され、十分な濡れ性を確保しながら部品への熱ダメージを防止できます。PCBGOGOの両面基板SMTラインでは、精密な温度制御が可能なリフロー炉を採用しており、各ゾーンの温度ばらつきは±2℃以内に抑えられています。この放熱性の優位性により、はんだの濡れ角は25°以下（IPC-A-610G準拠）を実現し、片面基板の一般的な30°よりも優れた接合強度を確保しています。産業用センサー向け基板では、片面基板使用時に4％のはんだ不良が発生していましたが、両面基板SMTへ切り替えた結果、不良率は0.5％まで低下し、85℃環境下で5000時間連続動作してもはんだ不良は確認されませんでした。2. 応力が分散され、はんだ剥離が起こりにくい片面基板では、すべての部品とはんだ接合部が一方向に集中するため、振動や温度変化による基板の反りが発生すると、はんだ部に偏った応力がかかり、クラックや剥離の原因となります。両面基板SMTでは、部品が表裏に分散配置されることで、機械的応力が両面に分担されます。その結果、1箇所あたりのはんだ接合部にかかる負荷は片面基板の約半分となり、耐振動性?耐熱サイクル性が大きく向上します。さらに、同一サイズの基板で比較した場...

現在の電子機器開発において、「小型化-軽量化」は製品競争力を左右する重要な要素です。スマートフォンはより薄く、ウェアラブルデバイスはより小さく、携帯機器は持ち運びやすさが求められています。その結果、PCBサイズは年々小型化していますが、実装部品の点数は減るどころか増加する傾向にあります。限られた基板面積に、どのようにしてすべての部品を配置するのか。その有効な解決策が両面基板SMTです。表裏の両面に部品を実装できることで、基板スペースを最大限に活用できます。本記事では、技術運営の視点から、両面基板SMTによって製品をスリム化するための実践的なノウハウをご紹介します。1. 表裏を機能別に分けるレイアウト設計で、無駄なスペースを削減両面基板SMTの本質は「スペースの再利用」にあります。ただし、単純に裏面へ部品を移せば良いわけではありません。重要なのは機能ごとのゾーニング設計です。一般的には、表面にメイン制御ICや高周波信号部品を配置し、裏面には抵抗、コンデンサ、インダクタなどの受動部品を配置する構成が効果的です。これにより信号干渉を抑えながら、基板全体の実装効率を高めることができます。例えば、スマートウォッチ用PCBでは、表面にMCUやディスプレイドライバICを配置し、裏面に電源管理ICや受動部品を集約することで、ディスプレイ取り付けスペースを確保しつつ、製品厚みの増加を防ぐことが可能です。PCBGOGOでは、DFMレビューを通じて以下のような最適化を行っています。?発熱部品を表裏に分散配置し、局所的な熱集中を防止?高周波回路と低周波回路を分離し、クロストークを低減?スマートパネル化による材料利用率向上（最大約90％）これにより、実質的に1枚あたりの基板面積を削減する効果が得られます。2. 超小型部品と高精度実装で、さらなる省スペース化を実現基板の小型化を進める上で、部品サイズと実装精度は非常に重要です。両面基板SMTでは、01005サイズの超小型チップ部品に対応可能で、従来の0402部品と比べて面積を大幅に削減できます。同じ部品点数でも、約30％のスペース削減が可能です。また、PCBGOGOではシーメンス製高速マウンターを採用し、実装精度は±50μm、繰り返し精度は±30μmを実現しています。部品間ピッチは最小0.2mmまで対応可能で、単面基板の一般的な0.3mm間隔よ...

現場の課題に直結する3つの決定的メリット基板業界で10年以上技術運営に携わる中で、中小ロット生産のメーカー様からよく聞かれる質問があります。「数量が多くない。納期は短い。しかもコストは抑えたい。単面基板か両面SMTか、どちらを選ぶべきか。」結論は明確です。中小ロットでは両面PCBのSMTが最適解です。単面基板は確かに安価ですが、搭載可能な部品数が限られ、少し複雑な製品には対応できません。一方、多層基板は性能面では優れていますが、材料費と製造コストが高く、中小ロットでは負担が大きくなります。両面SMTはこの中間に位置し、機能要求、コスト、納期のバランスを最も現実的に満たします。ここでは、両面SMTが中小ロット生産で選ばれる理由を3つの視点から解説します。1. 実装スペースを最大限活用できる部品が載らない悩みを根本から解消近年、スマートウオッチや携帯型デバイスなど、製品の小型化が急速に進んでいます。PCBの面積はミリ単位で削られ、単面基板では抵抗やコンデンサだけでも配置が限界に達し、ICやセンサーを載せきれないケースが頻発します。両面基板のSMTでは、表裏の両面に部品を実装できるため、実質的な使用面積が倍増します。同一サイズの基板で比較すると、両面基板は単面基板の1.5倍から2倍の部品を搭載可能です。PCBGOGOが対応したスマートバンドメーカーでは、単面SMT使用時に部品密度が限界となり、追加の中継基板が必要でした。両面SMTへ切り替えた結果、部品の一部を裏面に移設し、基板面積を30パーセント削減、製品厚みは2mm低減、さらに電池寿命が15パーセント向上しました。また、両面SMTは01005サイズ(0.4mm×0.2mm)の超小型部品にも対応可能です。PCBGOGOではシーメンス製高速マウンタを採用し、実装精度は±50マイクロメートルを確保しており、高密度設計でも安定した実装品質を実現しています。2. 工法の自由度が高く中小ロットでも柔軟な対応が可能中小ロット生産で最も厄介なのは、品種が多く仕様変更が頻繁な点です。SMT実装だけでなく、挿入部品の後付け、混載実装、表面処理の違いなど、注文ごとに条件が異なります。両面SMTは単面基板と比べて工法の適応力が高く、純SMT実装はもちろん、挿入部品との混載、無電解金や無電解銀など多様な表面処理にも対応できます。民生機器から産業...

無駄なコストをかけずに品質を高める設計ノウハウ「銅バランスを取るとコストが上がるのではないか」「銅バランスを重視すると電気性能に悪影響が出るのではないか」こうした疑問を持つエンジニアは少なくありません。しかし実際には、適切な銅バランス設計はコストを増やすどころか削減につながり、性能や信頼性の向上にも貢献します。本記事では、銅バランス、コスト、性能の三者を同時に満たす考え方と実践ポイントを解説します。一、まず理解すべきこと銅バランス対策はコスト増ではない補銅を行うと銅箔使用量が増え、コストが上がると考えられがちですが、実際は次の通りです。補銅によって増える銅箔量は非常にわずかです。例えば100mm×100mmの6層基板の場合、補銅による銅面積の増加は通常5パーセント未満であり、1枚あたりのコストへの影響はほぼ無視できるレベルです。一方で、銅バランス不良による反りや層間剥離は、再加工率が30パーセントに達するケースもあります。再加工1回あたりのコストは、補銅コストの10倍以上になることも珍しくありません。PCBGOGOでは、コスト削減を優先して銅バランス設計を省略した結果、初回ロット1000枚の8層基板で反り不良率が28パーセントに達し、再加工損失が20000元以上発生した事例がありました。その後、銅バランスを最適化したことで不良率は0.5パーセントまで低下し、結果的に大幅なコスト削減につながりました。さらに、適切な銅分布はパネルレイアウトの最適化にも寄与します。配置効率が向上することで、同じ基材からより多くの基板を取り出すことができ、単価低減にも効果があります。二、銅バランスと性能対立ではなく相互強化の関係銅バランスが高周波特性や放熱性能に悪影響を与えると懸念されることがありますが、設計手法を工夫すれば性能はむしろ向上します。高周波信号に対しては、ソリッド銅ではなくメッシュ状の銅配置を用いることで、銅面積を確保しつつ寄生容量や寄生インダクタンスを抑制できます。5G機器向け8層基板では、メッシュ補銅を採用することで信号クロストークが約20パーセント低減した実績があります。放熱面でも、銅分布が均一であるほど熱が分散されやすく、局所的なホットスポットを防止できます。PCBGOGOの評価では、銅バランス設計を行った多層基板は、未対策基板と比較して放熱効率が15から20パーセン...

基板技術運用の現場では、「感覚的な判断」による銅バランス不良を数多く見てきました。「銅面積はだいたい同じだから問題ない」「とりあえず銅を追加すれば改善するはず」「4層基板なら銅バランスは不要」など、一見もっともらしい考え方が、実際には量産歩留まりを大きく低下させています。本記事では、よくある銅バランスの誤解を一つずつ検証し、設計段階で確実に回避するための正しい考え方を解説します。誤解1「銅面積はだいたい同じで十分。厳密に管理する必要はない」多くの設計者が目視で「ほぼ同じ」と判断したり、「20パーセント程度の差なら問題ない」と考えがちですが、実際の製造では銅面積差が15パーセントを超えると、反りのリスクは急激に増加します。PCBGOGOが実施した6層基板の検証では、対称層の銅面積差が10パーセントの場合、反り発生率は0.1パーセントでしたが、15パーセントでは0.3パーセントに上昇し、20パーセントでは0.8パーセントに達しました。これは業界許容値である0.3mmを大きく超える結果です。正しい対策設計ソフトで銅面積を数値で正確に算出し、対称層の差は10パーセント以内に制御することが必須です。時間がない場合は、PCBGOGOの無料DFMレビューを活用することで、自動的に銅面積差を算出できます。誤解2「銅を多く追加すればするほどバランスは良くなる」銅バランスが悪いからといって、信号層に広範囲のベタ銅を追加すると、かえって新たな問題を引き起こします。ベタ銅は放熱性を悪化させ、リフロー時の未はんだを誘発します。高周波信号層では寄生容量が増加し、信号品質が低下します。孤立したベタ銅は基材との密着性が低く、プレス後にブリスターや層間剥離が発生しやすくなります。実際に、ある4層基板では信号層に10mm×10mmのベタ銅を追加した結果、量産時に30パーセントの基板で層間剥離が発生しました。後にグリッド銅に変更し、GNDに接続したことで問題は完全に解消されました。正しい対策銅追加は「適量かつ合理的」に行う必要があります。優先的にグリッド銅を採用し、格子ピッチは0.8mmから1.2mmを目安とします。補助銅は電源層またはGNDと接続し、孤立させないことが重要です。また、高周波信号や感度の高い部品周辺は避け、電気特性への影響を抑えます。誤解3「4層基板なら銅バランスは不要」4層基板は構造が...

一、はじめに計測器は小型化と高精度化が加速しており、PCBAに搭載される部品も01005サイズ(0.4mm×0.2mm)やBGA、QFPなど、ピッチ0.5mm以下の微細ピッチ部品が急速に増加しています。微細ピッチ実装ではブリッジ、未はんだ、空洞率超過が発生しやすく、業界平均の不良率は3%から5%に達し、計測器の信頼性を大きく損ないます。PCBGOGOはクラス10000無塵室とシーメンス高速マウンタを導入し、01005部品の実装精度は±50マイクロメートルを達成しています。これまでフィリップスやシーメンスなど多くの計測器メーカーへの量産対応実績があります。本稿ではIPC A 610Gに基づき、PCBGOGOのSMT実装ノウハウを交えながら、微細ピッチ実装における工法最適化、検査基準、品質管理手法を体系的に解説し、不良率を0.3%以下へ抑制するための指針を示します。二、微細ピッチ実装の主要課題と標準要求2.1 微細ピッチ実装の主要課題部品サイズが極小であり、01005部品のパッドは0.2mm×0.1mmと非常に小さく、はんだ印刷精度と位置合わせ精度が高いレベルで求められます。はんだ量の誤差が10パーセントを超えるだけでブリッジや未はんだが発生します。BGAはピッチ0.5mm以下、QFPは0.3mm以下のため、濡れ性不足やブリッジが発生しやすく、さらにBGA下部などは外観から確認できず、内部空洞や未接合の検出が困難です。また、センサーなどの熱に敏感な部品は回流温度が不適切な場合に損傷しやすいため、温度管理も大きな課題です。2.2 業界標準要求IPC A 610G Class3(計測器向け)では空洞率5パーセント以下、ブリッジゼロ、濡れ角30度以下が求められます。IPC J STD 001でははんだ印刷厚みの許容誤差±15パーセント、実装位置ずれ±30マイクロメートルが規定されています。IPC 7095ではBGAのせん断強度は1.5N以上、亀裂なしが基本要求です。2.3 不良の根本要因はんだペーストの粒度が適合していない、鋼板開口寸法の不適切、貼付位置精度不足、回流温度プロファイルの最適化不足、X RAYやAOIによる精密検査不足などが主な原因となります。三、微細ピッチ実装の工法最適化3.1 材料選定と設備要件はんだペースト01005向けには粒度2から5マイクロメートルの無...

計測器や産業用コントローラ、屋外監視装置、医療機器などは、?40℃から85℃という広い温度範囲で使用されることが一般的です。このような環境では、PCBの温度ドリフト性能が測定精度や装置の信頼性に直結します。業界データでは、低温漂対策を行っていないPCBの場合、温度が10℃変化すると抵抗値が2％から5％変動し、容量値の偏差が10％を超えるケースもあり、最終的に計測誤差が大幅に増加します。PCBGOGOは電子製造分野で10年以上の経験を持ち、4つの自社生産拠点、環境試験設備、材料開発力を活かし、計測器分野向けの低温漂PCBソリューションを提供しています。既にハイアール、九陽、魚躍をはじめとする企業に採用されており、本稿では低温漂の主要要因を踏まえながら、材料選定、製造工法、設計改善の実践ポイントを解説します。低温漂に影響する要因と評価基準1. 低温漂の主要評価指標計測器向けPCBでは以下の3項目が重要な指標となります。電気抵抗温度係数 TCR銅箔のTCRは1.5×10??/℃以下が望ましく、これはIPC-4562の基準に準拠します。誘電率の温度安定性温度が10℃変化した際、誘電率εrの変動が±0.05以内であること。寸法安定性温度サイクル試験後の板厚変化率が±0.5％以内（GB/T 4677-2017 5.8項）。2. 低温漂を左右する核心要因基材の特性一般的なFR-4は温度上昇に伴い誘電率が増加しやすく、TCRも高い傾向があります。高TGや低損失基材（生益S1130、Rogers RO4350B）は温度安定性に優れます。銅箔の品質電解銅箔は圧延銅箔に比べTCRが高く、厚さのばらつきが温度ドリフトの原因となります。製造工法積層温度の不均一や樹脂の未硬化により内部応力が残留すると、温度変化時に変形や性能変動が発生します。表面処理スプレー式はんだ（HASL）は低温環境で脆化し、接触抵抗が変化しやすいため、ENIGやImmersion Silverがより安定します。3. 業界でよくある誤認?基材ばかりに注目し、銅箔や製造プロセスを軽視する?常温試験のみで環境耐性を評価してしまう?温度補償回路を設けず、PCB自体の性能に依存する低温漂PCBを実現する総合最適化戦略1. 材料選定 温度依存性を源流から抑制基材?産業用計測器には、SHENGYIS1130（TG=170℃、TCR=1...

一 はじめに昨今の計測器や精密機器は高精度かつ小型化が強く求められており 0.3mmや0.4mmの微細ピッチパッドが当たり前のように使われています。しかし多くのエンジニアはこの微細ピッチに苦戦します。0.3mmは髪の毛より細く少しでもずれるとブリッジや未はんだが発生し歩留まりが大きく低下します。製造現場でも微細ピッチは非常にシビアでわずかなズレで不良になり生産効率が大きく落ちるとよく言われます。PCBGOGOは微細ピッチ実装の経験が豊富であり貼付精度は±30ミクロンを実現しています。0.3mmピッチのパッドでも安定してはんだ付けできます。本稿では生存法則という形で微細ピッチパッドの実装ポイントを解説しブリッジや未はんだの悩みを解消するための実践的な方法を紹介します。二 微細ピッチパッドが難しい理由2．1 微細ピッチパッドの生存環境の厳しさ微細ピッチパッドはピッチが0.5mm以下であり最大の課題はスペースが極端に狭いことです。隣接パッドとの距離が通常の半分以下であるためはんだペーストの量が少し多いだけでブリッジし少し足りないと未はんだになります。さらに部品搭載が0.05mmずれるだけで実質的なピッチが17パーセント縮まりはんだ付けが破綻します。まるで狭い廊下を歩くように少しでも動きが狂うと壁にぶつかるような状況です。2．2 業界標準が示す最低ライン微細ピッチは好き勝手に設計して良いものではありません。IPC 7095では明確な基準が定められています。例えばはんだペースト厚が0.1mmの場合パッド間距離はその2倍の0.2mm以上が必要です。またBGAの微細ピッチではボイド率5パーセント以下 IPC A 610G Class 3ではブリッジはゼロであることが要求されます。このレベルに達しなければ高信頼性が求められる計測機器では使用できません。2．3 よくある失敗原因鋼板品質が低い 普通の化学エッチング鋼板は開口部のエッジが荒くはんだ量が安定せず0.3mmピッチでは破綻しやすい。搭載精度不足 古いマウンターでは0.1mm以上の誤差が発生し微細ピッチが実質的に無ピッチ化する。リフロー条件が不適切 温度プロファイルが最適化されていないとブリッジまたは未はんだの原因になる。PCB設計の問題 パッドサイズ不揃い やソルダーレジスト開口過大などでペーストが広がりブリッジが増える。三 ...

1. はじめに計測機器のPCB設計に携わるエンジニアであれば、一度はパッド間隔に悩んだ経験があるはずです。パッド同士を近づけすぎると、リフロー後にブリッジやショートが発生し、不良率が5%近くまで上がることがあります。逆に広げすぎると、基板サイズが無駄に大きくなり、機器の小型化要求に対応できません。さらに「材料を節約したい」という理由だけで0.08mmまで攻めてしまうと、量産時にAOIが頻繁にアラームを出し、リワーク地獄に陥るケースも珍しくありません。PCBGOGOは120万件以上の案件を対応してきた「PCBのプロ」として、パッド間隔が原因のトラブルを数多く見てきました。本記事では“ソーシャルディスタンス”という考え方を使いながら、パッド間隔を最適化するポイントを解説します。近すぎず、遠すぎず、良率99.9%を目指すための実践的ガイドです。2. 核心技術：パッド間隔の“黄金ルール”2.1 パッド間隔は“感覚”ではなく標準で決まるパッド間隔はエンジニアの勘ではなく、IPC規格で明確に定義されています。IPC-2221では、計測機器向けPCBの一般的なパッド間隔は、パッド直径の1.2倍以上、もしくは0.1mm以上のいずれか大きい方を採用することとされています。例えば、0402パッケージのパッド直径が0.8mmの場合、間隔は1.0mm以上が必要です。01005のような超小型パッド（直径0.2mm）でも、0.1mm未満にはできません。さらに0.5mm以下の微細ピッチパッドの場合はIPC-7095に従い、パッド間隔は使用するはんだペースト厚の2倍以上を確保する必要があります。これを守らないと、リフロー時に容易にブリッジが発生します。2.2 近すぎても遠すぎても問題が起こる理由間隔が小さすぎる（0.1mm未満）:はんだペースト印刷時に隣のパッドとつながりやすく、リフロー後にブリッジが発生します。リワーク時にも再び流れやすく、修正を重ねるほど悪化することがあります。間隔が広すぎる（0.5mm以上）:安全に見えて、実は基板面積のムダにつながり、計測機器の小型化メリットを失います。また、パッド間隔が広いとリードの力のかかり方が不均一になり、振動環境ではんだクラックが発生しやすくなります。製造要件を考慮しない:設計段階で間隔だけを見て、製造条件を忘れてしまうケースもあります。例えばPCB...

PCBは電子機器の骨格となる重要な基板であり、その設計品質は最終製品の性能と信頼性に大きく影響します。適切なPCB設計ソフトを選ぶことは、エンジニアやメーカー、学生など、あらゆるユーザーにとって重要な工程です。現在のPCB設計ツールは大きく分けて専門向け商用ソフト、無料オープンソースまたはオンラインツール、そして近年注目されている国産EDAの3カテゴリに分類できます。本稿では各ツールの特徴を整理し、用途に応じた選び方を紹介します。専門向け商用ソフト 高度な製品開発の主力選択肢機能の充実度やサポート体制を重視する企業では、商用EDAが主流となっています。Altium Designerは国内外で高いシェアを持つ統合型PCB設計環境です。原理図、PCBレイアウト、3Dモデリングなどが一貫して扱える点が大きな特徴で、直感的な操作性と豊富な学習リソースにより中小企業やコンシューマー向け製品の設計に適しています。ただし、超高速設計分野では最上位ツールと比較するとやや弱い部分があります。Cadence AllegroとOrCADは高密度実装や高速信号処理に強く、業界標準とも言える存在です。SI解析や高度なルール設定機能が充実しており、通信機器や航空宇宙など複雑な設計を扱う企業で多く採用されています。一方で、習得コストやライセンス費用が高く、大手企業向けのソフトといえます。Mentor Graphics（現 Siemens EDA）のXpeditionは自動車電子など大型システム設計に強みがあります。PADSはコストパフォーマンスが良く、プロフェッショナル向けでありながら導入しやすい点から多くの設計会社に利用されています。無料オープンソース/オンラインツール 入門から小規模プロジェクトに最適高機能を求めないユーザーや、コストを抑えたいエンジニア、学生には無料ツールが有効です。KiCadは最も完成度の高いオープンソースPCBソフトで、Windows、macOS、Linuxに対応し、最大32層の基板設計や基本的なシミュレーション機能も備えています。コミュニティ発のライブラリや情報も豊富で、ホビーユーザーや教育用途に広く使われています。ただし、大規模設計では商用EDAに比べ処理効率が低い場面があります。DesignSpark PCBは無料で利用でき、操作がシンプルで初心者に適しています。...