PCB基板とは：プリント基板の構造・種類・歴史

PCB基板とは、ほぼすべての電子製品の内部にある平らな板のことで、PCB は printed circuit board（プリント基板）の略です。基板は部品を保持し、それらを銅でつなぎます。「PCB基板」という呼び方は、PCB の B がすでに board（基板）を表すため「基板」を重ねた表現ですが、日常的に広く使われています。本稿では、基板が何でできているか、主な種類、ベア基板と実装済みの基板および半導体チップとの違い、そして最初の特許から今日タイで製造されている基板に至るまで、この技術がどのように発展してきたかを整理します。

要点

• プリント基板は、銅の導体を使って部品間を電気的に接続するアセンブリです。^[1] 大半の基板は、ガラス繊維で強化したエポキシ積層板である FR-4 を基材としています。^[3]
• 基板には、銅層が 1 層の片面基板から、両面基板や多層基板までがあり^[2]、高密度の設計や屈曲を伴う設計には、HDI 基板、フレキシブル基板、リジッドフレキ基板が用いられます。^[6][7]
• ベア基板に部品をはんだ付けすると、PCBA になります。^[5] 半導体チップは別の製品で、単一のシリコン片の上に形成された完全な回路です。^[8]
• プリント基板の考え方は、Albert Hanson（アルバート・ハンソン）が 1903 年に出願した英国特許にさかのぼります。^[9] Paul Eisler（ポール・アイスラー）は 1942 年にプリント回路を使ったラジオを製作し^[12]、プリント回路は 1945 年初めに電波式近接信管で量産に導入されました。^[13]
• タイは 2025 年に 50.6 億米ドルの基板を生産し、世界の生産額の約 5.4% を占めました。^[22] 同国の上場基板メーカーの 1 社である KCE Electronics は、1982 年に設立されました。^[20]

プリント基板 (PCB) とは

プリント基板は、銅の導体を使って部品間の電気的な接続をつくる電子アセンブリです。^[1] 1 枚の基板が 2 つの役割を同時に果たします。すべての部品を決まった位置に固定することと、銅の配線によって信号と電力を部品から部品へ伝えることです。プリント基板が登場する前は、こうした接続を 1 本ずつの電線で行っていました。プリント基板は、同じ接続パターンを、繰り返し同じように製造できる 1 つの部品で実現します。

なお、PCB という同じ 3 文字は、回路基板とは関係のない工業用化学物質群であるポリ塩化ビフェニル（polychlorinated biphenyls）の略称でもあります。

PCB基板の構造図：各部の名称

図は 4 層基板の断面を示しています。番号 1 と 2 は基板の実装時に加わる部分で、番号 3 から 11 は PCB 工場が納入するベア基板を構成する部分です。

基板を構成する材料

大半の基板は FR-4 から作られます。FR-4 はガラス繊維で強化したエポキシ積層板で、絶縁耐力が高く、UL 94 V-0 の難燃性グレードを持ち、重量に対する強度にも優れています。^[3] その表面の銅箔をエッチングして回路を形成します。多層基板は積層によって作られ、銅箔、プリプレグ、内層コアを、温度と圧力を管理しながら接着します。^[4] 仕上げとして、基板をソルダーレジストで覆い、露出したパッドに表面処理を施し、シルク印刷で文字や記号を入れます。^[4]

プリント基板の主な種類

基板はまず、銅層の数によって分類されます。片面基板は銅層が 1 層で、両面基板は 1 枚の基材の両面に銅層を持ち、多層基板は複数の銅層を積み重ねたものです。^[2]

高密度相互接続 (HDI) 基板は、薄い絶縁層にレーザーであけた微小な穴であるマイクロビアによって層間を接続します。^[6] リジッドフレキ基板では、1 枚以上の柔軟なポリイミドフィルムを構造全体にプレスで組み込んでリジッド部どうしをつなぐため、基板を折り曲げて狭い空間に収めることができます。^[7]

PCB、PCBA、半導体チップの違い

ベア基板とは、部品を 1 つも搭載していないプリント基板のことです。PCB 実装とは、必要なすべての部品を基板に搭載する工程であり^[5]、その結果できたものを PCBA（printed circuit board assembly、部品を実装したプリント基板）と呼びます。半導体チップはさらに別のもので、単一のシリコンチップ上に形成された完全な電気回路です。^[8] チップはパッケージに収められたうえで、基板にはんだ付けされます。PCB 材料に関する MPBxChange の記事では、プリント基板と半導体チップを並べて図示しています。

基板の製造工程

一般的な多層基板は、次の工程を経て製造されます。^[4]

1. 各内層の回路パターンを銅張積層板に露光で形成し、不要な銅をエッチングで除去します。
2. 内層をプリプレグおよび銅箔と重ね、熱と圧力をかけて積層します。
3. 穴をあけ、層間を接続するために穴の内壁を銅でめっきします。
4. 外層の回路パターンを露光で形成し、めっきとエッチングを行います。
5. ソルダーレジスト、表面処理、シルク印刷を施します。
6. 1 枚ごとに電気的な試験と検査を行います。

これらの各工程で買い手が工場に求めることのできる記録は、PCB 工場に何を求めるかにまとめています。

プリント基板の歴史

1903 年に出願された Albert Hanson の英国特許は、裸のまま、または薄くワニスを塗った導体を、紙などの絶縁材料の層の上に保持する構造を記載しています。^[9] 1925 年には Charles Ducas が、支持面に導電層を電気回路の形に印刷する方法の特許を取得しました。^[10]

オーストリアからロンドンに逃れた亡命者である Paul Eisler は、1936 年に始めた実験を経て、1942 年にプリント回路を用いたラジオを製作しました。^[12] 1948 年に付与された Eisler の米国特許は、印刷を基礎とする工程によって、金属の導体を絶縁性の支持体の上の所定の位置に形成する方法を対象としています。^[11] 米国国立標準局が 1947 年にまとめた報告書には、プリント回路が 1945 年初めに、同局が開発した迫撃砲弾用の電波式近接信管で量産に導入されたと記録されています。^[13]

戦後の 1949 年、米陸軍通信隊の 2 人の科学者 Moe Abramson（モー・エイブラムソン）と Stanislaus Danko（スタニスラウス・ダンコ）は、部品のリード線を通す穴を基板に打ち抜く「Auto-sembly」工法を開発しました。^[14] 1956 年に付与された 2 人の特許では、基板のパターン面をはんだ槽に浸し、すべての部品を一度にはんだ付けします。^[15] Dataquest の 1993 年の報告書は、めっきスルーホールを持つ基板の登場を、回路の手配線に取って代わった 1953 年としています。^[16] 1960 年代初めには、導体を設けた絶縁シートを積み重ね、連続してめっきしたスルーホールで接続した多層基板が、特許に記載されるようになっていました。^[17]

その後の 2 つの変化が、今日の基板の姿を形づくりました。表面実装技術は部品を基板の表面に搭載する技術で、1994 年には出荷されたパッケージ済みチップの約 75% を占め、スルーホール実装は 17% でした。^[18] レーザーであけたマイクロビアを持つ高密度基板は、1984 年に Hewlett-Packard のコンピューター用基板で、1991 年には日本で Surface Laminar Circuits として登場しました。^[19]

タイのプリント基板製造

タイでの基板製造は、少なくとも 1980 年代にさかのぼります。KCE Electronics は 1982 年 11 月 5 日に設立され、1988 年 8 月にタイ証券取引所に上場しました。^[20] Fujikura のプリント基板事業は、1988 年にナワナコンにタイ工場を設立しました。^[21]

産業の成長が最も速いのは近年です。台湾プリント回路協会 (TPCA) は、2025 年のタイの PCB 生産額を 50.6 億米ドルとしており、これは前年比 22.4% 増で、世界の生産額の約 5.4% にあたります。^[22] MPBxChange の工場登録簿にはタイの PCB 工場が 39 か所掲載されており、そのうち 33 か所が操業中または量産立ち上げ中です。各工場の所有者、立地、今後の計画については、タイの PCB 生産拠点の拡大で取り上げています。

データと手法

本稿は、2026 年 10 月 15 日に参照した公開資料に基づいています。対象は、Google Patents の特許記録、博物館とアーカイブの所蔵資料、1947 年の米国政府の報告書、アーカイブに保存された Dataquest の市場報告書、企業の投資家向けページ、PCB メーカーの技術解説ページ、業界紙です。年月日は各出典が示すとおりです。戦時中の信管について出典によって記述が異なる箇所では、1947 年の米国国立標準局の報告書の表現に従っています。基板の断面図は MPBxChange が作成した模式図であり、各部の比率は説明のためのものです。