PCBの歴史

概要私たちの生活の中にある電子製品をよく見てみると、電子機器はどんどん小さくなっているのに、その機能はどんどん高性能になっていることに気づきます。かつてコンピュータの画面は巨大なブロックだったが、今ではコインほどの薄さにすることができる。このキャズムを越えた進歩は、プリント配線板の開発の恩恵を受けている。以下は、旧版のパソコンと高密度プリント基板との比較表である。
先端高密度回路基板
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最近のコンピューターでは、1枚のマザーボードに数百万個以上ものトランジスタが搭載されていることがある。高密度、極小という製造コンセプトが時代の主流となり、電子機器製造業界におけるプリント基板の地位も確固たるものとなっている。

PCBの開発条件

プリント配線板は、他の偉大な発明と同様、突然生まれたのではなく、歴史的な進歩の上に成り立っているのです。回路基板がなかった140年前に戻ってみましょう。

1880年から1900年にかけて、電力システムは都市から農村へと発展し、石炭、薪、石油は次第に取って代わられ、電気が家庭に入り込むようになりました。この時代には、電磁気やモーターに関する発明が盛んに行われた。この時代の影響を受け、プリント基板は長い歴史の中で不滅の存在となり、電子機器製造業には欠かせないものとなっている。

  • エジソンは1879年に電球を発明し、世界一の発明家として知られています。
  • ニコラ・テスラは、1888年にモーターを、1895年に交流電源を発明している。
  • 1876年、アレクサンダー・グラハム・ベルが電話を発明した。
  • コダックは1884年に最初のカメラを発明した。
  • ハーマン・ホレリスは、1890年に集計機を発明し、その後IBMを作ることになる。

注:プリント基板はこの時代に生まれたのではなく、この時代から恩恵を受けたのである。プリント基板は、金ぴか時代の製造技術の進歩と、電気の普及がなければ存在しなかったものである。

PCBの歴史

プリント配線板は20世紀初頭に開発され、電気の普及を待っていた。その後 プリント基板製造 技術、半導体パッケージング技術がPCB工場で広く使用され、PCBがより低コストで効率的、投資に適した電子製品になる。2014年、世界のPCBベアボード市場は$602億USドルを超え、2024年には$790億USドルに達すると予想されています。

PCBの開発の原点

アルバート・ハンソンは、1903年に多層絶縁板上に平坦な箔導体を配置した装置の英国特許を申請している。アルバート・ハンソンの特許には、私たちのためにコンセプトホールの応用が記されている。これは、人類が初めてミシン目を介して電気的接続を行ったものである。

Charles Ducasseは1925年に「絶縁材料に導電性インクを添加する方法」の特許を取得した。この特許では、回路と部品の電気的接続は実現されていないが、平面加熱コイルとして使われているに過ぎない。しかし、プリント配線板の製造方法の基礎を築いた。

1943年、ポール・アイスラーが世界初のシンプルなスピーカーを開発。 リジッド基板 従来の電線に頼った電気的接続に代わり、銅箔に回路を形成するプリント基板。ガラスで補強された非導電性の基板に接着された銅箔に回路をエッチングする基板設計です。

PCBの最初のアプリケーション

ポール・アイスラーが発明したPCBは、米軍に肯定され、軍用無線機に応用された。第二次世界大戦中、アメリカ政府とイギリス政府は回路基板を共同開発することで合意し、第二次世界大戦中の軍事兵器にPCB技術が使用された。

この技術は英米両国から認められ、そのため米国では密かに軍事基地でプリント基板の組み立てが行われている。効率化を図るため、米側は組立方法の研究に特化し、ワンストップの自動組立ラインを開発する。その PCBアセンブリ 米軍が使っていた技術は、当時、世界最先端だった。彼らが設計した両面回路は、電気信号を基板全体に伝えるために、スルーホールメッキや銅メッキのビア(穴)が設計されていた。また、湿気を防ぎ、プリント基板の稼働率を上げるために、アメリカは耐食性コーティングを施した亜鉛板を設計に使っている。次に、トランジスタはプリント基板の稼働率を大幅に高めるとともに、回路の信頼性を向上させる。

PCBの普及

第二次世界大戦中のPCB基板の優れた性能により、1956年に米国はこの技術を公式に認め、米軍が初めて「回路組立プロセス」の特許を公開した。これは、その後の回路基板の開発にも大きな助けとなった。2022年の今日、PCBメーカーは、電子機器の固定と、銅トレースによる部品間の電気的接続の両方について、さまざまな組み立て技術を有している。

ヘーゼルティン・コーポレーションは、1963年にメッキスルーホール技術の特許を取得した。この技術により、独立した電子部品をプリント基板上に密接に配置することができ、何よりクロスコネクションの心配がなくなった。この特許により、これまでの部品の接続が明確になり、実際の家庭生活で回路基板を使用することができるようになった。

PCBの進化段階

1970年代、プリント基板はIC(集積回路-マイクロプロセッサー)の登場によって、地球を揺るがすような変化を遂げ、プリント基板に革命をもたらした。前述した "マザーボードに数百万個のトランジスタが搭載されている "というのは、このためである。集積回路の導入に伴い、プリント基板を積み重ねる導体層は増加した。基板の体積は小さくなるが、機能はより強力になり、当然、基板のハンダ付けの難易度は上がる。

この状況を打破するために、プリント基板製造会社は薄いポリマー材料でできたソルダーマスクを導入しています。この動きにより、隣接するピンやディスクリート部品間のブリッジ形成が軽減されます。フォトポリマーコーティングは、回路に塗布され、乾燥した露光環境で画像化されます。FS Technologyは、この方法が今後標準的な手順となると考えています。 プリント基板製造工程.

エレクトロニクス分野ではPCBが主流

1980年の表面実装技術(PCB SMT)の普及に伴い。 PCBA工場 は、自動組立生産工程を実現しました。を通して PCB SMT 技術により、回路基板の性能は大幅に向上し、消費電力も削減されました。従来のスルーホール技術と比較すると、SMTアセンブリのコストは大幅に低下しています。

消費形態の変化に伴い、1980年には多くの家庭用機器が登場しました。テレビ、パソコン、ゲーム機、ヘッドホンなどです。これらの家電製品の普及は、電子部品の発展を大いに促進し、SMD(SMDとSMTの概念について明確でない場合は、記事 "SMDとSMTの比較")部品や集積回路は、現在、空前の盛り上がりを見せている。これらの電子部品はPCBAにより強力な機能を提供し、PCB産業は電子消費財に不可欠な存在となっています。

プリント配線板の将来動向

2021年 PCBA展示会 は、人工知能の普及に伴い、健康モニタリングや埋め込み型デバイスが日常生活に浸透しつつあることを指摘した。 生活に必要なCCTVや火災報知器の安全装置の進歩は、微小な高密度PCBに依存しています。一方、安全でパワフルな性能を実現するために、航空宇宙、通信、軍事機器などのPCBへの要求はますます高まっており、高度な応用機器は、より複雑なPCB基板と完全に切り離せないものとなっています。

また、電子機器製造業から排出される廃棄物は、環境に深刻なダメージを与えており、PCBの技術開発が他の産業と同様に重要であることを反映しています。例えば、掃除機や掃除ロボットといった人工知能産業は、まさにPCBの質的飛躍によってもたらされた恩恵である。

2022年注目のメタバース・コンセプトも高性能に頼る必要がある フレキシブルプリント基板 を実現することです。今後、回路設計の部品点数を減らすには、おそらくPCBをソースファイルに変換するしかないでしょう。

歴史の進化を経て、PCBは時代の流れに適合することができるようになりました。ターンキーPCBアセンブリを例にとると、それは顧客の製造、組立、調達の時間コストを削減し、最終的な機械的なアセンブリのみが製品の売買を実現することができます。今後、PCB業界では、このような進歩がさらに進むことでしょう。

上記は「プリント基板の歴史」の全内容ですが、その他の関連記事は PCBナレッジブログ.

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