電子機器の心臓部といえるものの一つが、金属配線を絶縁基板上に形成した構造体である。これにより、目的通りの電子回路が狭い空間に高密度かつ正確に組み込まれ、設計者の意図通りの電気信号が安定して伝達される。情報化社会を支える通信機器、生活家電や自動車の制御装置、精密な医療機器にいたるまで、この板状の構造なくして現在の電子産業は成り立たない。製造の過程では、熱や薬品にも強いガラス繊維入りの樹脂板や、紙とフェノール樹脂でできた安価な基材が多用されている。これら基材表面に銅箔を積層し、設計図通りに配線パターンを作り出すために写真製版やエッチングと呼ばれる工程が進められる。
回路の複雑さが増すと、単層だけで配線が完結しないため、多層構造に設計される場合が多い。基板の層数が増えるほど、電子回路の小型化や高性能化、大容量化が可能となり、製造には精度の高い設備やノウハウが不可欠となる。内部層と外部層を電気的につなぐ役目を持つスルーホールやビアといった導通孔も、多層化には欠かせない技術である。これらの開口部には電気的信頼性を確保するため金属めっきを行い、長期間の安定稼働を保証する。近ごろ要求される通信速度や消費電力の制約のもとで、プリント基板上の配線幅やライン間隔、表面実装部品を固定するランド部の精度はますます高くなっている。
高密度実装基板を提供する際、メーカー各社は超微細配線への対応のために露光装置やエッチング液の配合管理、および複数の検査工程を厳格に行っている。スマートフォンや小型高性能端末では基板の層数が十数層以上になることも決してめずらしいことではない。設計図をもとに試作し、回路が意図通り動作することを確認してから大量生産フェーズへと移行するが、その過程で発生する微小な不具合や断線・ショートなどを発見し修正するための検査・補修技術も重要である。今日のものづくりでは、単純な回路だけでなく、微細なパターンの形成時に発生する信号遅延やノイズ、放熱や電磁波対策まで総合的に考慮した上で基板設計がなされている。たとえば、微細な配線が高速信号伝達時に原因となる反射やクロストーク対策、高周波を伝送する場合の特性インピーダンスの制御も、設計・加工工程の重要ポイントである。
さらに、部品実装においては、従来のリード部品に替わって表面実装技術が主流となりつつあり、これに合わせて量産体制を構築しているメーカーも多い。また、製品の小型・薄型化、通信機能やセンサーなど高度な機能追加のために、柔軟性を持つフィルム状の基板や、三次元曲面に対応するタイプの基板も開発が進められている。これには特別な材料や加工技術を要し、電子回路のさらなる高集積化、多様化を支えている。車載や航空宇宙、医療の分野ではとりわけ高い信頼性が要求されるため、耐熱性・耐湿性・長期耐久性を重視した独自の材料選定や試験が行われる。世界的なサプライチェーンの観点から見ると、基板の試作から量産に至る工程において、迅速かつ柔軟に要望に応えるために多くのメーカーが体制強化を進めている。
設計仕様や生産ロット数、納期、コスト面など多岐に渡る条件に即応できる能力が問われており、低コスト基板から高機能用途まで幅広い対応が求められる。納期短縮や品質保証のために、自動化された検査システムや生産管理システムを導入し、また一部は国内外の生産拠点ネットワークによって効率的な供給体制を築いている。電子回路を支える基板のあり方は今後も、材料技術・生産技術・設計ノウハウの絶え間ない進化を通じて変化し続けるだろう。IoTや自動運転技術など、新たな分野の需要拡大に対応するべく、省エネや高機能化、また環境負荷の低減にも配慮した技術革新が各メーカーで活発に進められている。今やあらゆる電子機器を陰から支える要の一部となり、その重要性はますます高まるばかりである。
電子回路の高密度化や新機能の要求が膨らむ中、こうした基礎部品の進化が製品開発の競争力を大きく左右している。電子機器の核心部であるプリント基板は、金属配線を絶縁基板上に高密度・高精度で形成し、設計通りの電子回路を実現する重要な部品である。基板の製造には耐熱・耐薬品性を持つガラス繊維樹脂や安価な紙系樹脂が用いられ、銅箔を使った微細な配線パターンの作成や多層構造化、スルーホール・ビアによる層間接続など高度な技術が投入されている。高密度実装や小型化、通信速度向上などの要求に対応し、配線幅やランド部の精度管理、エッチングや露光、検査といった製造工程も厳格化が進む。さらに、高速信号伝送を支えるノイズ・反射・クロストーク対策やインピーダンス制御、実装技術の進化も基板設計の重要な要素となっている。
小型・薄型化、フレキシブル基板による新用途拡大も活発で、車載や医療、航空宇宙分野では高い信頼性要求から独自の材料選定・試験も重視される。近年はサプライチェーンの観点から短納期・高品質な供給体制や自動化・生産管理の徹底が求められている。IoTや自動運転など新たな需要に対応し、省エネ・高機能・環境配慮を両立した技術革新が進行中であり、基板の進歩が電子機器全体の競争力を左右する重要な基盤となっている。
