PCB の用途、種類、応用分野は何ですか?

プリント回路基板または PCB は、電子部品の主要部品です。 ほとんどの人は、何も考えずに毎日使用しており、すべての生活に欠かせないものです。 PCB には数多くの用途がありますが、最も一般的なプリント回路基板の用途の 10 を取り上げます。

プリント基板は何に使われるのですか？

PCB は、電子部品を接続する基板です。 それらは、私たちが日常生活のあらゆる分野で使用する電子製品の不可欠な部分です。 それらは非導電性材料でできており、製品内の電子部品を電気的に接続するために銅板からエッチングされたトレース、パッド、およびその他の機能を備えています。 コンデンサや抵抗などのコンポーネントも一部の PCB にはんだ付けされています。

現在、PCB は電子製品に広く使用されており、さまざまな種類の PCB があります。 それらは、片面、両面、または多層にすることができます。 それらは、剛体、柔軟、または剛体と柔軟の両方のコンポーネントを含むことができます。

組立工程の種類

PCB アプリケーションには、スルー ホールと表面実装の 2 つの主な方法があります。

1. スルーホール実装

スルーホール実装中、アセンブラはコンポーネント リードをベア PCB に開けられた穴に配置します。 この技術は、もともと PCB に使用されていました。

スルーホール技術は、表面実装技術よりも強い接続を実現するため、高い信頼性が必要なアプリケーションで使用されます。 これは、リードが表面実装のようなはんだで接続されるのではなく、ボード全体に渡っているためです。 スルーホール技術は、コンポーネントの手動調整が必要なアプリケーションのテストやプロトタイピングにも役立ちます。

2. 表面実装

表面実装プロセスでは、はんだを使用してコンポーネントを PCB の表面に直接実装します。 この方法は 1960 年代に開発され、1980 年代に普及しました。 現在、最も一般的に使用されているコンポーネントの取り付け方法です。 スルーホール コンポーネントの代わりに、表面実装基板はスルーホールと呼ばれる小さなコンポーネントを使用して、PCB のさまざまな層を接続します。

表面実装を使用すると、アセンブラはボードの両面にコンポーネントを取り付けることができます。 表面実装部品も小型化できるため、より多くの部品をボードに収めることができます。 これによりコストが削減され、電子機器は年々小型化されてきました。 表面実装は、スルーホール実装よりも高速でプロセスが少ないため、コストをさらに削減できます。

PCB の一般的な用途は何ですか?

PCB はさまざまな業界で使用されているため、小型の民生用デバイスから大型の機械まで、ほぼどこでも見つけることができます。 プリント回路基板はどこで使用されますか? 以下は、業界別の最も一般的な 10 の PCB アプリケーションです。

1. 医療機器

技術の進歩に伴い、ヘルスケア業界で使用される PCB がますます増えており、新しい機能が示されています。 PCB は、診断、モニタリング、治療などに使用されるデバイスで重要な役割を果たします。

適切な操作は患者の健康にとって重要であるため、医療用 PCB を製造する際には、信頼性を確保するために特別な注意を払う必要があります。 多くの場合、特にインプラントの場合、PCB は厳しい衛生基準も満たす必要があります。 インプラントや緊急治療室のモニターなど、他の多くのアプリケーション用のプレートも、比較的小さくする必要があります。 このため、多くの医療用 PCB は高密度相互接続または HDI です。

PCB は、次のような医療機器で使用されています。

医用画像システム: CT、CAT、および超音波スキャナは、これらの画像をコンパイルおよび分析するコンピュータと同様に、PCB を使用することがよくあります。

モニター: 心拍数、血圧、血糖モニターなどは、正確な測定値を取得するために電子機器に依存しています。

輸液ポンプ: インスリンや患者制御の鎮痛ポンプなどの輸液ポンプは、患者に正確な量の液体を供給します。 PCB は、これらの製品が確実かつ正確に動作することを保証するのに役立ちます。

内部デバイス: 内部で使用されるペースメーカーやその他のデバイスは、機能するために小さな PCB を必要とします。

医療業界は、電子機器のさらなる用途を提供し続けています。 技術が進歩し、回路基板の小型化、高密度化、信頼性の向上が可能になるにつれて、PCB はヘルスケアにおいてますます重要な役割を果たすようになります。

2. 発光ダイオード

発光ダイオード (LED) は、住宅用および商業用の照明や、自動車、医療、コンピューター技術などのさまざまな業界で使用される照明技術としてますます人気が高まっています。 LED は、エネルギー効率、長寿命、コンパクトさの点で好まれています。

LED アプリケーションにおける PCB の役割の 1 つは、電球から熱を逃がすことです。 高温は、LED の平均寿命を縮めます。 そのため、LED に使用される PCB は通常、他の金属よりも熱を伝達しやすいアルミニウムでできています。 これにより、設計用の追加のヒートシンクが不要になり、よりコンパクトになることができます。

LED PCB は次の場所にあります。

住宅照明: スマート電球を含む LED 照明は、住宅所有者がより効率的に建物を照らすのに役立ちます。

店頭の照明: 企業は、LED を使用して店舗のサインと照明を行うことができます。

自動車用ディスプレイ: ダッシュボード インジケーター、ヘッドライト、ブレーキ ライトなどは、LED PCB を使用する場合があります。

コンピュータ モニタ: LED PCB は、ラップトップおよびデスクトップ コンピュータの多くのインジケータおよびディスプレイに電力を供給します。

医療用照明: LED は明るい光を提供し、熱をほとんど放出しないため、特に手術や救急医療に関連する医療用途に最適です。

LED は、さまざまなアプリケーションでより一般的になっています。これは、PCB が照明においてより重要な役割を果たし続ける可能性が高いことを意味します。

3. 家電

人々が毎日使用するスマートフォン、コンピューター、およびその他の多くの消費者向け製品は、機能するために PCB を必要とします。 電子機器をより多くの製品に追加するにつれて、PCB は私たちの日常生活に欠かせないものになりました。

製造業者はますます小型のスマートフォンやラップトップを製造していますが、これらのスマートフォンやラップトップには多くの接続を備えた小さな PCB を必要とする多くの高度な機能が搭載されています。 家庭用電化製品で使用される PCB も、最終製品の価格を低く抑えるために、比較的低コストである必要があります。 メーカーは、ビジネスを継続するために製品が期待どおりに機能する必要があるため、信頼性の高い回路基板も必要としています。

次のような多くの消費者向け製品が PCB を使用しています。

通信デバイス: スマートフォン、タブレット、スマートウォッチ、ラジオ、およびその他の通信製品は、機能するために PCB を必要とします。

コンピュータ: 個人用および業務用のコンピュータには PCB があります。

エンターテイメント システム: テレビ、ステレオ、ビデオ ゲーム コンソールなどのエンターテイメント関連製品はすべて PCB に依存しています。

家電製品: 多くの家電製品には、冷蔵庫、電子レンジ、コーヒー メーカーなどの電子部品や PCB も含まれています。

消費者製品での PCB の使用は確かに減速していません。 現在、スマートフォンを所有しているアメリカ人の割合は 77% であり、増加しています。 メートル

これまで電子的ではなかったデバイスは、高度な電子的機能も備えており、モノのインターネット (IoT) の一部となっています。

4.産業機器

産業におけるプリント回路基板の用途は大きく異なります。 電子部品は、製造センターや流通センター、その他の産業施設の多くの機器に電力を供給しています。

産業部門で使用される PCB は、多くの場合、特に高い電力を必要とし、産業施設に存在する過酷な条件に耐えるのに十分な耐久性を備えています。 PCB は、乱暴な取り扱い、振動する機械、極端な温度、または刺激の強い化学物質に耐える必要がある場合があります。 耐久性に対するこのニーズを満たすために、産業用 PCB は耐久性のある金属または耐熱材料で作られ、他のタイプの PCB よりも厚くすることができます。 産業用 PCB アセンブリ サービスには、耐久性を向上させるためのスルーホール技術が含まれる場合があります。

PCB の産業用途には次のようなものがあります。

製造設備: 製造用の PCB ベースの電動ドリルおよびプレス。

電力機器: さまざまな産業機器に電力を供給するコンポーネントには、PCB が使用されています。 電力設備には、DCからACへの電力変換器、ソーラーコージェネレーション設備などがあります。

測定デバイス: PCB は、多くの場合、圧力、温度、およびその他の要素を測定および制御するデバイスに電力を供給します。

ロボット工学、産業用 IoT 技術、およびその他の種類の高度な技術がより一般的になるにつれて、PCB の新しい用途が産業界に出現しています。

5. 自動車部品

自動車メーカーは、自動車にますます多くの電子部品を使用しています。 初期の PCB は、フロントガラスのワイパーやヘッドライト スイッチなどにのみ使用されていましたが、今日では、運転をより安全かつ簡単にする多くの高度な機能が実装されています。

PCB が使用されている車の部分によっては、極端な温度や振動に耐える必要がある場合があります。 車の安全機能に関して言えば、その信頼性も重要です。 これらの課題のために、メーカーは高温ラミネート、アルミニウムまたは銅基板、またはスルーホール実装コンポーネントを使用する場合があります。 また、振動に耐えることができるため、リジッドフレックス PCB も使用されます。

現在、PCB は次のような自動車部品に使用されています。

エンターテイメントおよびナビゲーション システム: ナビゲーションとエンターテイメントを統合するステレオ システムおよびシステムは、PCB に依存しています。

制御システム: 車の基本的な機能を制御する多くのシステムは、PCB によって駆動される電子機器に依存しています。 これらには、エンジン管理システムと燃料レギュレーターが含まれます。

センサー: 自動車の高度化に伴い、メーカーはますます多くのセンサーを組み込んでいます。 これらのセンサーは、死角を監視し、ドライバーに近くの物体を警告することができます。 車を自動縦列駐車できるようにするシステムにも PCB が必要です。

これらのセンサーは、自動車の自動運転を可能にする一部です。 将来的には完全自動運転車の普及が見込まれており、そのために多くのプリント基板が使用されています。

6. 航空宇宙部品

航空宇宙アプリケーションで使用される電子機器には、自動車産業で使用されるものと同様の要件がありますが、航空宇宙 PCB はより過酷な条件にさらされる可能性があります。 PCB は、航空機、スペースシャトル、衛星、無線通信システムなど、さまざまな航空宇宙機器で使用されています。

航空宇宙 PCB の製造では、大量の振動、極端な温度、およびその他の過酷な条件に耐えることができる材料を使用する必要があります。 一部の航空宇宙 PCB は、宇宙空間で動作できる必要があり、非常に耐久性がなければなりません。 アルミニウムなどの軽量素材で作られたプレートは、航空宇宙にも有益です。 陽極酸化アルミニウムを使用して、耐酸化性を高めることができます。

航空宇宙における PCB の用途には次のようなものがあります。

電源: PCB は、さまざまな航空機、管制塔、衛星、およびその他のシステムに電力を供給する機器の主要コンポーネントです。

監視機器: パイロットは、加速度計や圧力センサーなどのさまざまな監視機器を使用して、航空機の機能を監視します。 これらのディスプレイは通常、PCB を使用します。

通信機器: 地上管制との通信は、空の旅の安全を確保する上で重要な部分です。 これらの重要なシステムは PCB に依存しています。

7. 海事用途

さまざまな船舶やシステムが PCB に依存して機能しています。 これには、小型ボート、大型貨物船、潜水艦、通信システム、ナビゲーション機器が含まれます。

オフショア アプリケーション用の PCB は、過酷な条件にも耐えることができなければなりません。 電子機器の適切な機能は乗組員と乗客の安全にとって重要であるため、海事 PCB メーカーは信頼性を重視しています。

ナビゲーション システム: 多くの船舶は、ナビゲーション システムに PCB を使用しています。 PCB は、GPS やレーダー システム、その他の機器に含まれています。

通信システム: 乗組員が港や他の船と通信するために使用する無線システムには、PCB が必要です。

制御システム: エンジン管理システム、配電システム、自動操縦システムなど、船舶の制御システムの多くは PCB を使用しています。 これらの自動操縦システムは、船舶の安定化、操縦、方向誤差の最小化、および舵の活動の管理に役立ちます。

8. セキュリティ設備

家庭、企業、または政府の建物のいずれにおいても、セキュリティ システムの多くの側面が PCB に依存しています。 彼らは、多くの人が認識しているよりも、私たちの安全とセキュリティにおいてより多くの役割を果たしています.

PCB の理想的なタイプは特定のアプリケーションによって異なりますが、安全性とセキュリティのアプリケーションで使用されるすべての PCB は信頼できるものである必要があります。 一部の安全装置は屋外で使用される場合があり、屋外環境に耐えられる PCB を使用する必要があります。

PCB を使用する安全およびセキュリティ デバイスには、次のようなものがあります。

防犯カメラ: 屋内または屋外で使用される防犯カメラは、防犯映像を監視するために使用されるデバイスと同様に、PCB に依存しています。

煙探知機: 煙探知機や一酸化炭素探知機などの他の同様のデバイスが機能するには、信頼性の高い PCB が必要です。

電子ドアロック: 最新の電子ドアロックにも PCB が含まれています。

モーション センサーと盗難警報器: モーションを検出するセキュリティ センサーも PCB に依存しています。

特にますます多くの製品がインターネットに接続できるようになっているため、PCB はさまざまな種類のセキュリティ デバイスで重要な役割を果たしています。

9. 通信機器

PCB は、電気通信業界の重要な部分です。 それらは、スマートフォンなどの消費者向けデバイスと、それらを機能させるインフラストラクチャに必要です。

業界で使用される機器は多種多様であるため、電気通信業界では多種多様な PCB が使用されています。 一部の機器は安定した屋内環境に置かれますが、一部のインフラストラクチャは嵐や極端な温度などの屋外条件に耐えることができなければなりません。

次の通信機器には PCB が必要です。

テレコム タワー: セル タワーは、携帯電話から信号を送受信し、屋外環境に耐えられる PCB を必要とします。

オフィス通信機器: PCB は、電話交換システム、モデム、ルーター、ボイス オーバー インターネット プロトコル (VoIP) 機器など、オフィスにある多くの通信機器に必要です。

LED ディスプレイとインジケータ: 通信機器には、多くの場合、PCB を使用した LED ディスプレイとインジケータが含まれています。

通信業界は常に進化しており、業界で使用される PCB も同様です。 より多くのデータを生成して送信するにつれて、強力な PCB は通信にとってより重要になります。

10. 軍事および防衛用途

軍は、通信機器、コンピューター、車両、銃器など、幅広い用途に PCB を使用しています。

軍事用途で使用される PCB は、信頼性と耐久性に優れている必要があります。 彼らは極限状態にさらされる可能性があり、国家安全保障において役割を果たす可能性があります。 軍隊は、高温などの過酷な条件に耐える能力があるため、高温ラミネート、アルミニウム、銅などの材料を使用しています。 陽極酸化されたアルミニウムは、酸化に対する耐性があるため使用できます。 一部の軍用プリント回路基板アプリケーションも、スルーホール技術の信頼性の向上から恩恵を受ける可能性があります。

PCB の軍事および防衛用途には次のようなものがあります。

通信機器: 無線通信システムやその他の重要な通信には、PCB が機能する必要があります。

制御システム: PCB は、レーダー妨害システム、ミサイル検出システムなど、さまざまな機器制御システムの中核です。

計装: PCB を使用すると、軍のメンバーはインジケーターを使用して脅威を監視し、軍事作戦を実施し、機器を操作できます。

軍隊は技術の最前線にいることが多いため、PCB の最も高度な用途の一部は軍事および防衛用途です。 軍事における PCB の使用は大きく異なります。