プリント基板(プリントきばん、短縮形PWB, PCB)とは、基板の一種で、以下のふたつをまとめて指す総称。プリント基板は、電子部品の支持体であり、電子部品が電気的に相互に接続されている担体である。印刷を用いて作られるため、「印刷」回路基板と呼ばれている。

- 絶縁体でできた板の上や内部に、導体の配線が施されたもの。電子部品が取り付けられる前の状態。プリント配線板(PWB = printed wiring board)と呼ばれる。
- (上記の板に)電子部品がはんだ付けされ、電子回路として動作するようになったもの。プリント回路板(PCB = printed circuit board)と呼ばれる。電気製品の主要な部品の1つである。

## 概要

Albert Hanson の特許(英国特許4681号、1903年)が、世界最初の配線板のアイデアとされている。その後、金属箔エッチングによるパターン成型(Arthur Berry 英国特許14699号、1913年)等を経て、オーストリア人の発明家パウル・アイスラー(Paul Eisler)が考案した配線手法である。日本においては1936年(昭和11年)に成立した日本初のプリント配線板の特許が起源となる。集積回路、抵抗器、コンデンサー等の多数の電子部品を表面に固定し、その部品間を配線で接続することで電子回路を構成する板状またはフィルム状の部品。狭義には部品を含まない基板だけを指すが、広義には基板に電子部品を実装した状態も含む。主に、基材に対して絶縁性のある樹脂を含浸した基板上に、銅箔など導電体で回路(パターン)配線を構成する。いわゆるプリンテッドエレクトロニクスの一種であり、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、インクジェット、オフセット印刷など様々な印刷技術が駆使されている。

用語はJIS規格のJIS C 5603で以下のように定義されている。また、その参照元であるIECが制定したIEC 60194でも同様である。

これによるとプリント配線板(もしくはプリント板)が「電子部品がはんだ付けされておらず、配線だけの状態のもの」(ベアボード)、プリント回路基板(もしくはプリント回路実装品)が「電子部品がはんだ付けされて、電子回路として動作するようになったもの」と定義されることになる。実際にはプリント配線板のことをプリント基板、または単に基板と呼ぶ。生板(なまいた)、生基板(なまきばん)などの呼称もあるがこれは俗称である。プリント回路板のことはユニット、ボード、モジュール、パッケージ、アッシーなどの別名をあてることも多い。また、JISでの用語が示すとおり日本語における漢字表記は基板であり、基盤は誤りである。

同様に英文でも頭文字をとってPWBが基板単体、PCBが基板に部品を実装した物を指すことになるが、明確に使い分けをする場合も有る一方、混同して使用される、もしくは部品の実装の有無に関わらず一方のみを使用する例も有る。PCBは有害物質「ポリ塩化ビフェニル」の略語PCBとの混同を受けることが有る。

またプリント基板に関する標準規格は、IPC(Association Connecting Electronics Industries)、JPCA(日本電子回路工業会)、KPCA(韓国電子回路産業協会)、TPCA(台湾)、CPCA(中国)などがある。

## グローバル市場の状況

世界全体のプリント基板メーカーは2014年時点で約2500社あり、このうち中国メーカーは1200社以上、次いで韓国・台湾・日本メーカーでほとんどのシェアを占めている。中国は世界最大のプリント基板生産地となっている。2012年のプリント基板の世界市場は約4兆円、プリント基板材料は約2兆円、およびその実装関連製品・装置は約2兆円規模となっている。

## 分類

プリント基板は次のように3つに分類される

フレキシブル基板は薄くて柔軟性があることから、機器に組み込む際に自由度が高く、小型の電子機器などに使われている。コネクタ間を配線するためのフィルム状配線材も機能的にはケーブルであるがフレキシブル基板と呼ばれることがある。単にプリント基板と呼ぶ場合にはリジッド基板を指すことがほとんどである。

## リジッド基板

リジッド基板は曲げ変形しにくい板を指し、一般的には外力によって材料が変形しない能力を指す。次にリジッド基板のより詳細な分類を記す。

## フレキシブル基板

正式には「フレキシブル配線基板」(Flexible PWB) と呼ばれ、薄いポリイミドやポリエステルなどのフィルムで出来た基材の上に、薄い銅箔の配線パターンを持ち、表面を保護のための絶縁フィルムなどで被覆された配線基板。

### 特長

自由に折り曲げることが出来るほど薄くて柔軟であり、外形や中抜きも自由な形に比較的容易に加工できる。このため小型で外形が複雑なわりに多くの部品を詰め込む必要がある製品への使用が多い。また、複数のリジット基板間を接続する「ハーネス・ケーブル」の代わりに使われることもある。

### 問題点と不適な用途

- 絶縁層と銅箔との接着性が比較的弱いため、シールド層が作りにくい
- 曲げるためには、多層化は向いていない
- 機械的強度が弱いため、重い部品には別に支えが必要になる
- 熱特性が悪い

最後の2点によってそのままではヒートシンクが使えずに発熱の大きな部品は実装が困難となる場合があるが、基板の柔軟性を利用して筐体などを放熱器代わりにする方法がある。
これらの問題点を解決して、硬い基板と柔らかい基板の両方の長所を得られる、リジッドフレキシブル混成基板がある。

## 設計に関する技術

プリント基板設計は、他の回路との相互接続、部品配置、機能、電気ノイズ、完成品の大まかな寸法などを考慮して誤差・公差解析を行い、これら要件に従って回路図・ネットリスト(Netlist)を作成する。

次に使用する材料・部品を記したBOM (部品表)を作る。材料の選択は、動作環境、耐用年数を考慮し、インピーダンス整合を考慮する。実装する電子部品の選択は、スペック・入手性・予算・サイズなどを考慮する。

このほかドリルファイルなど製造するためのデータを盛り込まれ、基板の設計者と製造業者との間でやりとりされるデータは、ガーバーデータと呼ばれる。ガーバーファイルの出力には「Quadcept」、「EAGLE」などのCAD・EDAツールが用いられる。市販のCADツールは、設計データがデザインルール(設計規則)に違反していないかを検証するためデザインルールチェック(DRC, Design rule checking)などの機能を有する(en:Comparison of EDA software参照)。

製造性考慮設計(いわゆるDFM=Design for manufacturability)や動作温度範囲における熱解析においては、CAE・有限要素解析(FEM)などのシミュレーションが活用される(ダッソー・システムズ社のAbaqusなど)。

このようなプロセスで設計された試作の検証を繰り返し、最適化を図る。

## 基板実装に関する技術

フローはんだは端子が狭ピッチ化したICの実装が困難であるなどの欠点があるが、リード部品を同時にはんだ付けできるため、リフロー・フロー工程を適宜組合わせて用いたり、工程に適した基板設計が行なわれる。1990年代以降の高密度実装の技術では主流である。表面実装用部品を (Surface Mounting Device、SMD) と呼ぶ。代表的なSMDとしてチップ部品、IC、LSIのSOP、QFP、BGAなどのパッケージがある。

## 回路パターンの作成法

### サブトラクティブ法

全面に銅箔を張られた基板から、不要な部分を取り除いて回路を残す方法。

- 配線として残したい部分に、シルクスクリーン印刷などで防蝕膜となるインクや塗料を塗布して覆い(マスキング)、金属腐食性のある薬品(銅箔の場合、一般的に塩化第二鉄溶液を用いる)で腐食(エッチング)させて必要な回路を残す方式。プリント基板という名称の語源はここから来ている。
- 印刷によるマスキングに換えて、フォトレジストを塗布した基板を用いる。配線パターン形状を撮影したマスクフィルムで覆って感光させてから溶剤で溶かし、配線パターン部分を残してエッチングする方式。(フォトリソグラフィ)フォトレジストの特性により、感光した部分が耐溶解性となる(ネガ型)のものと初期状態では耐溶解性で感光した部分が溶解性となる(ポジ型)のものがあり、それに応じてマスクフィルムはネガ/ポジを使い分ける必要がある。この技術は、半導体の製造にも応用されている。
- 腐食液を適切に処理しないと環境破壊につながるという点や、マスク作成の工程が複雑などの短所がある。
- 全面が銅箔の基板から、不要な部分を機械的に切削、取り除いて回路を残す方式は、薬品やマスクが不要である。試作などの少量製作の場合に、簡便に回路基板を製作できる。これは手作業でも行えるが、専用の機械を使うほうが便利である。

### アディティブ法

絶縁体基板に回路パターンを後から付け加える方法。銅パターンを形成したくない部分にレジスト(めっきレジスト)を形成し、レジストのない部分に電解または無電解めっきを施すことでパターンを形成する。アディティブ法にはフルアディティブ法、パートリーアディティブ法、セミアディティブ法などがある。日立化成、日立化成エレクトロニクス、イビデンなどはフルアディティブ法を採用している(なお、これらの企業はサブトラクティブ法による製造も行っている)。

- メッキ・電鋳の技術を応用して、回路パターンを析出させて構成するもの。
- 導電性ポリマーを絶縁基板上に線状に絞り出して塗布し回路を構成するもの。銅箔よりは配線抵抗が大きいため、主にディジタル回路基板の試作に用いられる。
- マルチワイヤー
  - ポリイミドで絶縁被覆した銅線を自動布線機で縦横自由に配線して絶縁多層配線構造を形成するプリント配線板。デジタル回路のバス配線長を等しくしやすいなどの特徴がある。日立化成が採用している。

### 切断

プリント基板は、生産性を考慮して1m四方や1.2m四方程度の1枚の大きさの基板に複数の基板をまとめて面付けして製造されることが多い。あらかじめ基板には、各基板間にNCドリルやVカットで切れ目を入れておき、完成後に折ってそれぞれを分離する。切断時には部品の実装箇所や半田の状態によっては切断時のストレスによってクラックが発生し電気的接続が切れてしまう場合や部品の破損、高周波回路ではインピーダンスの変化にもつながるため、ストレスを極力与えずに切断する際には専用の基板分割機を用いることが望ましい。

## 電気的特性

### 高速デジタル回路

デジタル回路でも低速の動作であればプリント基板の特性はあまり配慮の必要がいらないが、高速の動作が必要な高速デジタル回路ではプリント配線のパターンが理想的な銅線ではないことを理解して、銅配線パターンが作るインピーダンスへの配慮が必要となる。(シグナル・インテグリティ) 具体的には信号の立ち上がりや立ち下りが1ns以下で配線長が5cm以上の場合に交流的な影響が出る可能性を考慮する必要がある(分布定数回路)。

## 検査

- 官能検査 - 目視による検査のこと。
- 自動検査機による検査:自動光学検査(AOI)
- 電気検査 - テスタを使って断線していないかなどを検査する。
- バウンダリスキャン、JTAG
- インサーキットテスト(ICT)
- ファンクションテスト\_(工学) (FCT、Functional testing)
- "ホワイトボックステスト"と"ブラックボックステスト"

## 主な欠陥(不良モード)

回路欠陥のほかはんだ、レジストなどの欠陥によって様々な導通・絶縁の不具合をもたらす。この分野の詳細は電子回路工学、集積回路工学、Failure modes of electronicsを参照。

- 回路パターン、スルホール欠損(断線)
- スルーホール断線(スルーホールめっきの断線、スルーホールめっきと内層接続部間の断線)
- ショート(短絡)
- リーク電流、スパーク
- エレクトロマイグレーション
- 基板の欠け、割れ、打痕傷
- シルク印刷 印字のずれ
- ボイド - 気泡による空洞状の層間剥離のこと。
- クラック - メッキ層の割れのこと。
- スミア - 穴内壁導体部に基板樹脂の付着のこと。
- デラミネーション - 多層板内部の層間のはがれのこと。デラミと略すこともある。
- ランド切れ - 穴位置がずれている状態。
- クレイジング、ミーズリング - ガラス繊維の剥離が起こった状態。
- ハローイング、ピンクリング - 基板端面の加工時の白化のこと。
- バレルクラック(スルーホール内の円周状のクラック)
- レジストインク現像印刷ずれ
- Head in pillow - BGA実装時のはんだ枕不良のこと。

## 主なプリント基板メーカー

### 日本国内の主なメーカー

- アイカ工業
- イビデン
- エルナー
- 沖電線
- オリオン科学
- 協栄産業
- 京写
- 京セラ(旧・日本アイ・ビー・エム野洲事業所→京セラサーキットソリューションズ)
- キョウデン
- キヤノン・コンポーネンツ
- SIMMTECH GRAPHICS(旧・イ-スタン)
- シャープ
- 信越化学工業
- 伸光製作所(住友金属鉱山グループ会社)
- 住友電工
- 住友ベークライト
- 双信電機
- 大日本印刷(旧・大日本印刷と東芝サーキットテクノロジーの合弁会社 (DTCT) を吸収)
- 大陽工業
- デクセリアルズ
- 東芝ホクト電子
- 日東電工
- 日本アビオニクス
- 日本シイエムケイ
- 日本特殊陶業
- 日本メクトロン
- パナソニックエレクトロニックデバイス(松下電子部品の社名変更および旧・山梨松下電工の合併)
- 日立化成
- 日立化成エレクトロニクス(旧・日立エーアイシー)
- フジクラ
- 富士電機システムズ
- 古河電工
- メイコー 専業最大手

### アメリカの主なメーカー

- プレクサス (Plexus)
- フレクストロニクス (Flextronics)
- シグマトロン (SigmaTron International Inc.)
- キンボール (Kimball International)

### 中国の主なメーカー

- Seeed studio社(深圳矽递科技股份有限公司)
- Founder PCB社(珠海方正)
- Shantou ultrasound PCB社(汕頭超声)
- Zhuhai Motomori Electronic社(珠海元盛電子)
- Zhuhai Quanbao Electronic社(全宝)
- Bomin Electronics社(博敏電子)
- Shenzhen Shennan Circuits社(深南電路)
- Shenzhen Fastprint Circuit社(興森快捷)
- Zhuhai Motomori Electronic社(珠海元盛電子)
- Guangdong Shengyi Group社(広東生益集団)
- Shenzhen PCBWay社(捷多邦電子)
- Xiamen Yuanqian社(源乾電子)
- Zhen Ding Technology (ZDT) 社(臻鼎科技)※フォックスコングループ

### 台湾の主なメーカー

- コンペック・マニュファクチャリング(華通電脳/Compeq Manufacturing)
- 南亜PCB(ナンヤ、 Nanya/台湾プラスチックグループ)
- ユニマイクロン・テクノロジー社(欣興電子 (Unimicron) )
- HannStar Board社(瀚宇博德國際)
- Tripod Technology社(健鼎科技股份)
- Zhichao Technology社(志超)
- Huatong社(華通)
- Flexium Interconnect社(台郡科技)
- キンサス/KINSUS/景碩科技(和碩聯合科技/ペガトロン傘下)
- フォックスコン・インターコネクト・テクノロジー(FIT/Foxconn Interconnect Technology)
- ゴールド・サーキット・エレクトロニクス(金像電子)
- チップボンド・テクノロジー(頎邦科技/Chipbond)
- チンプーン・インダストリアル(敬鵬工業/CHIN-POON Industrial)

### 韓国の主なメーカー

- LGイノテック
- イスペタシス(ISU Petasys, ISU Group/이수그룹)
- インターフレックス (Interflex)
- エスアイフレックス(위키백과, 우리 모두의 백과사전/SI FLEX Co.,Ltd.)
- コリアサーキット(주식회사 코리아써키트/Korea Circuit Co., Ltd.)
- サムスン電機
- シムテック (SIMM TECH Co.Ltd)
- 大徳GDS(대덕GDS/DaeDuck GDS)
- 大徳電子(대덕전자 주식회사/DaeDuck Electronics)
- ビーエイチ/BHflex(비에이치)
- NewFlex(뉴프렉스)
- ヨンプン電子(주식회사 영풍/Young Poong Electronics)※FPC

### タイ王国の主なメーカー

- KCE Electronics Public Company Limited