電子機器の内部を覗くと、等間隔に並んだ緑色の板とそれを縦横に走る金色の線や銀色のパッドに気づくことができる。それは電気回路が効率的に組み込まれたプリント基板である。様々な電子製品の心臓部ともいえるこの部品は、工業製品の小型化・高性能化・大量生産を可能にしてきた主役である。電子回路の黎明期には、手作業で部品を配線し、穴あきボード上で結線を行っていた。しかし高性能な電子機器が求められるようになると、安定した品質や再現性が問われる時代がやってきた。
そんな要求に応じて登場したのがプリント基板であり、銅箔を絶縁板に貼り付けて回路パターンを形成する手法である。現在では多層化・高密度化されたものも一般的で、さまざまな形状・役割をもつ基板が流通している。基板がなければ、あらゆる電子機器は成立しない。半導体や抵抗、コンデンサなどのさまざまな電子部品を安定して支持し、それぞれの端子を確実かつミスなく電気的に接続する。基板上につくられる配線パターンは、手作業とは比べ物にならないほど複雑かつ微細になっており、人間の目ではほとんど判別できない回路がびっしりと刻まれることも多い。
製造工程は複雑であるが、原則的な流れは明解である。まず原材料として使われるのは、グラスエポキシや紙フェノールなどの絶縁材料で、その上に均一な銅箔が貼り付けられている。この状態で様々な化学処理が施される。たとえば、回路パターンとなる部分だけを残してその他の部分の銅箔を薬品で溶かし除去する、いわゆるエッチングという工程が必須である。その後、部品取付用の穴を正確に開ける。
表面実装が主流となった今でも、コンデンサやコネクタなど一部の部品はスルーホール実装が多く、機械加工の精度は非常に重要だ。さらに、多層構造を採用すれば、内部層と外部層とをたがいに配線で繋ぐ必要がある。そこでビアと呼ばれる微細な導電性の穴を穿孔し、回路同士が適切に結ばれるよう加工される。この多層化技術がなければ、複雑な電子回路は成立しない。これら高密度多層基板技術は、パソコン・スマートフォンなど先端機器の信頼性・高速性を支える不可欠な要素となっている。
一方、このような技術力を裏側で支えているのが基板を供給するメーカーである。これらのメーカーは自社の保有技術やノウハウごとに品質・コスト・生産スピードを競いあう。設計との折衝、部材選定、試作から量産に至るまで、高度な専門知識と大量生産技術を要する。各メーカーは品質管理体制を徹底し、海外拠点の拡充や環境配慮にも尽力している。基板と切っても切れない存在であるのが半導体である。
応用範囲は映像機器・車載機器・医療機器・産業機器にまで広がっており、各種センサ・制御装置・記憶装置などが基板上に組み込まれる。半導体デバイスは一般的に小型かつ多数の端子をもち、高速通信速度・大容量データ処理要求がある。そのため配線の長さ、インピーダンス特性、発熱やノイズ影響対策も不可欠となる。メーカー各社では、これらの要求を満たすため、高い設計力と精密な製造管理のもと、半導体の特性を十分に活かせる基板設計・加工技術を進化させ続けている。また、環境規制や高信頼化要求への対応も基板産業における大きなテーマである。
たとえば鉛フリーはんだや、特定有害物質の未使用・低減といった規範が世界的に広がる中、素材開発や生産プロセス全体の見直しが進んでいる。更に、廃基板のリサイクルや、環境負荷を抑える材料選定なども業界全体の大きな関心事だ。工程管理や設計の自動化も進んでいる。コンピュータ制御下で回路配置や配線設計がなされ、三次元設計やシミュレーションを駆使して最適な構造が探求されるようになった。これらのツールの進化によって、基板技術は短期間での企画・試作・量産に即応でき、多様化する業界ニーズにも柔軟に対応できるようになっている。
さらに今後の展望として、より微細で高密度な基板技術や、フレキシブル基板と呼ばれる曲げることのできるタイプなど、応用の幅は広がり続ける。電子機器と社会基盤とをつなげる存在として、プリント基板の進化は今も産業界に不可欠となっている。どのような新しい技術や社会要請が登場しようと、プリント基板、メーカー、半導体は互いに切磋琢磨しながら、よりよい未来の電子社会の実現を支えていく構図は揺るぐことがない。電子機器の内部には緑色のプリント基板が組み込まれており、これは様々な電子部品を安定して配置し、効率良く電気的に接続する役割を担う不可欠な部品である。かつては手作業での配線が主流だったが、高性能化や大量生産の要求から、銅箔を用いたプリント基板が登場し、現在では多層・高密度化が進んでいる。
基板製造はグラスエポキシなどの絶縁材料に銅箔を貼り付け、化学処理や穴あけ、ビア形成など精密な工程を経て完成する。これによって微細で複雑な回路を安定して再現できるようになり、パソコンやスマートフォンなど最先端機器を支えている。基板メーカーは設計から量産まで技術と品質で競い合い、海外展開や環境対応にも積極的だ。さらに、半導体との関係も密接で、高速化・高信頼化といった要望に応じて基板設計や製造管理が高度化している。環境規制の強化を受けて鉛フリーはんだや廃基板リサイクルにも取り組みが進み、設計自動化や三次元シミュレーションといったデジタル技術の導入も進展している。
今後は更なる微細化、高密度化、フレキシブル基板など応用が拡大し、プリント基板は電子機器産業と社会基盤双方にとって、今後も不可欠な存在であり続けるだろう。