図解プリント基板の歴史

最初のプリント基板（PCB）は、1930年代にポール・アイスラーによって開発された。彼は工学を学び、雑誌編集者を経て電気工学の分野に進んだ。アイズラーは、紙に印刷することで新聞以外の用途にも使えるというアイデアを持っていた。彼は、ロンドンのハムステッドにある小さなワンルームのアパートでこのアイデアを開発した。

ムー・エイブラムソン

プリント基板の歴史は、多くの技術開発の影響を受けてきた。最初のプリント基板のいくつかは、自動組立プロセスの開発に貢献したコンピューター・エンジニアのモー・エイブラムソンによって作られた。アブラムソンはまた、銅箔の相互接続パターンとディップはんだ付け技術も開発した。彼のプロセスは後に改良され、プリント回路基板の標準的な製造工程につながった。

プリント回路基板は、電子部品を機械的に支持し、電気的に接続する回路である。通常、2層以上の銅板から作られる。その製造工程は、より高い部品密度を可能にする。また、電気接続用のメッキスルーホールもある。より高度なPCBには、電子部品が組み込まれています。

スタニスラウス・F・ダンコ

プリント基板の歴史は20世紀半ばにさかのぼる。それ以前は、電子部品にはリード線があり、プリント基板のトレースに直接はんだ付けされていた。最初の自動組立プロセスは、米国信号部隊に所属していたモー・エイブラムソンとスタニスラウス・F・ダンコによって開発された。彼らはこのプロセスで特許を取得し、以来プリント基板製造の標準的な方法となった。

プリント回路基板は電子機器の重要な一部である。19世紀半ばのささやかな始まりから、今では当たり前のものとなった。その進化は、消費者の要求の高まりによってもたらされた。今日の消費者は、電子機器から即座の反応を期待している。1925年、チャールズ・デュカスは配線の複雑さを軽減するために「プリント・ワイヤー」と呼ばれるプロセスを開発した。1943年、ポール・アイスラー博士がオーストリアで最初の動作可能なPCBを製造した。

ハリー・W・ルービンシュタイン

プリント回路基板の歴史は、1927年から1946年までグローブ・ユニオンのCentralab部門で研究科学者兼重役を務めたハリー・W・ルービンシュタインという人物によって大きく形作られた。ルービンシュタインはCentralabに在籍中、ローラースケート、スパークプラグ、蓄電池の改良など、いくつかの技術革新を担当した。しかし、彼の最も有名な発明はプリント電子回路である。

プリント基板の歴史は1900年代初頭に始まり、当時は電子部品をプリント基板にはんだ付けしていた。プリント基板にはリード線用の穴が開いており、その穴からリード線を挿入し、基板上の銅トレースにはんだ付けしていた。しかし1949年、モー・エイブラムソンとスタニスラウス・F・ダンコは、部品のリード線を銅箔の相互接続パターンに挿入し、ディップはんだ付けする技術を開発した。このプロセスは後に米陸軍信号隊に採用され、最終的にはプリント回路基板を製造する標準的な方法となった。

表面実装技術（SMT）部品

SMTとは、プリント基板（PCB）の表面に電子部品を直接貼り付ける技術である。これにより、より効率的な生産とコンパクトな設計が可能になります。また、ドリル穴の数を減らすことができるため、製造コストの削減にもつながります。SMT部品はまた、より堅牢で、より高いレベルの振動や衝撃に耐えることができます。

スルーホール部品に対する表面実装技術の主な利点は、高度に自動化され、溶接プロセス中の故障の数が減少することである。さらに、SMT部品はTHT部品に比べパッケージングが非常に安価であるため、販売価格も安くなります。これは、大量のプリント回路基板を探している顧客にとって大きな利点である。

銅の多層構造

複数の銅層を持つプリント基板は、複数の銅箔と絶縁材料から構成される。銅層は連続した銅エリアを表すこともあれば、別々のトレースを表すこともあります。導電性の銅層は、電流を流すことのできる細い溝であるビアを使って互いに接続されています。これらの導電層は EMI を低減し、明確な電流リターン・パスを提供するためによく使われます。プリント回路基板に銅を使う利点を以下に挙げます。

多層プリント基板は単層基板よりもコストがかかる。また、製造も複雑で、より複雑な製造工程を必要とする。コストが高いにもかかわらず、プロ用電子機器では人気がある。

電磁両立性

電磁両立性（EMC）は製品設計の重要な側面です。EMC規格は、製品の安全な動作を保証するための前提条件です。プリント基板の設計は、そのコンポーネントや環境と電磁気的に適合していなければなりません。通常、プリント回路基板は一度ではEMC規格に適合しません。そのため、設計プロセスでは、最初からEMC規格を満たすことを中心に考える必要があります。

電磁両立性を実現するためには、いくつかの一般的な手法がある。ひとつはPCBにグランド層を設ける方法。もうひとつは、低インピーダンスを実現するためにグラウンド・グリッドを使用する方法である。回路基板のグランド・インダクタンスを決めるには、グリッド間のスペースが重要である。ファラデーケージは、EMIを低減するもう一つの方法である。このプロセスでは、PCBの周囲にアースを投げ、信号がアースの限界を超えて伝わらないようにする。これにより、PCBから発生するエミッションや干渉を低減することができます。