銅張積層板（銅張ラミネート）：その概要、種類、およびそれらを用いたプリント基板の製造方法

銅張積層板（CCL）は、すべてのリジッドプリント基板の原料となるものです。これは、絶縁基板の片面または両面に銅箔が接着されたシートです。不要な銅をエッチング除去すると、回路基板が完成します。CCLのグレード、銅の重量、そして完成基板になるまでの過程を理解することは、プリント基板の本質を理解することにつながります。このガイドでは、銅張積層板、その種類、銅の重量の指定方法、そしてHighleap ElectronicsがCCLを完成基板に加工する方法について解説します。

1. 銅張基板（CCL）とは何ですか？

銅箔基板はプリント基板（PCB）の基材であり、絶縁性基板（通常はガラス繊維強化エポキシ樹脂）の片面または両面に薄い銅箔層が積層されています。これは回路の出発点となるブランクであり、銅が導体、基板が絶縁体としてすべての部品を所定の位置に保持します。配線が描かれる前は、基板は単に全面が銅で覆われたシートです。

ラミネートは、硬化済み（または硬化中の）樹脂と補強材からなる基板に銅箔を熱と圧力で押し付け、一体化して硬質のシート状にすることで作られます。銅箔の厚さ、基板の種類、基板の厚さはすべて、基板の用途に合わせて選択されます。これがPCBラミネートの基本材料であり、箔、樹脂、補強材という構成については、 PCBラミネート構造に関するこちらの記事で詳しく解説しています。

2. 銅張積層板の種類：FR-4、CEM、メタルコアなど

銅張積層板は、基材によっていくつかの種類に分類されます。FR-4（ガラス繊維強化エポキシ樹脂、標準）、CEMグレード（複合エポキシ樹脂）、高周波積層板（PTFEおよびセラミック充填）、メタルコア（アルミニウムまたは銅基板上に銅箔を積層したもの）などです。基材によって基板の電気的、熱的、機械的特性が決まるため、CCLの種類は用途に応じて決定されます。

FR-4は大部分の用途で広く使われており、その他の材料は、高温耐性、低RF損失、高熱伝導性といった特定の利点が必要な場合に選択されます。例えば、金属芯CCLは、アルミ基板PCBを介してLED基板や電源基板の基盤として使用され、RF設計では高周波グレードが使用されます。これらの材料の中から選択することが、基板全体の形状を決定づける回路基板材料の決定となります。

3. CCLにおける銅の重量：1オンス、2オンス、そしてその意味

銅の重量とは、ラミネート上の銅箔の厚さを表し、1平方フィートあたりのオンスで示されます。1オンスの銅は約35ミクロン、2オンスは約70ミクロンの厚さです。これは古い慣習ですが、基本的な考え方は単純です。銅の重量が大きいほど銅が厚くなり、より多くの電流を流し、より多くの熱を放散しますが、その代償として微細な形状のエッチングが難しくなります。一般的な重量は次のとおりです。

• 0.5オンス （約17.5 µm）— 内層や細線作業に使用されます。
• 1オンス （約35µm）—一般的な外層の標準。
• 2オンス （約70µm）—高電流および高出力基板向け。
• 3オンス以上 （約105µm以上）—大電流および熱設計向けの厚銅。

選択はトレードオフです。銅の厚みが増すと、同じ幅でより多くの電流を流すことができますが、非常に細い配線にエッチングするのが難しくなるため、大電流用基板と信号用基板では異なる銅の厚みが使われることがよくあります。これは、電流容量や厚銅設計の根拠となる銅の厚みに関する考え方と同じで、ラミネートの種類と併せて規定されます。大電流を流す基板では、厚板ラミネートが熱的に優れた構造の基盤となります。

4. 銅張積層板からプリント基板がどのように作られるか

プリント基板（PCB）は、銅張積層板に回路パターンを画像化し、不要な銅をエッチング除去して配線パターンを残し、その後、穴あけ、めっき、ソルダーマスク、仕上げを施すことで作られます。CCLはキャンバスであり、製造工程は回路を顕現させる除去プロセスです。基本的な手順は次のとおりです。

• パターンをイメージしてください。 レジストを塗布し、（多くの場合、フォトイメージングによって）パターンを形成することで、配線となる銅を保護する。
• エッチング。 露出した保護されていない銅は化学的にエッチングされ、基板上に回路パターンが残る。
• 穴あけとプレート加工。 穴を開けてめっきを施すことで層間を接続し、相互接続部を構築する。
• フィニッシュ。 銅を保護し、組み立て準備を整えるために、ソルダーマスク、シルクスクリーン、および表面処理が施されます。

多層基板の場合、エッチングされた複数の銅張コアとプリプレグ層を積層し、この原理をさらに多くの層にわたって繰り返します。出発材料となる積層材の銅の重量と基板によって、エッチングと性能の限界が決まるため、CCL（銅張積層材）の選定が最優先事項となります。PCB製造のすべては、この基本材料に基づいて構築されるからです。

5. 適切な銅張積層板の選び方

銅張積層板を選択する際は、基材を電気的、熱的、信頼性に関するニーズに合わせ、銅の重量を電流と熱に関する要件に合わせてください。1オンスの銅を使用したFR-4はほとんどの基板に対応し、特殊な積層板は、その利点が必要な場合にのみ選択されます。設計で必要とされる以上の銅を選択するとコストが増加し、不足すると性能や信頼性が低下するリスクがあります。決定要因は以下のとおりです。

• 電気の必要量。 高周波信号や高速信号には低損失ラミネートが適していますが、一般的なデジタルおよびアナログ信号の処理にはFR-4で問題ありません。
• 熱需要。 高温または高出力時には、温度管理のために高Tg（ガラス転移温度）材料または金属芯材を用いた積層材が有利となる。
• 銅の重量。 電流と発熱量に合わせて、電力用には重めの、信号用には標準的なものを選び、微細なエッチングとのバランスを取る。
• コストと入手可能性。 標準的なFR-4と一般的な銅製ウェイトは、最も経済的で入手しやすいものです。 最適な銅被覆ラミネート材の選び方.

ラミネートはすべての基盤となるため、この選択は製造業者と確認するのが最善です。理想的には製造可能性レビューを実施し、基板を製造する前に、材料、銅の重量、積層構成が設計と製造プロセスの両方に適していることを確認する必要があります。

6. Highleapがお客様のボード向けにCCLを選定・処理する方法

Highleapは、お客様の基板の電気的、熱的、信頼性に関するニーズに合わせて銅張積層板と銅の重量を選択し、イメージング、エッチング、穴あけ、メッキ、仕上げといった工程を経て、完成基板へと仕上げます。材料はエンジニアリング上の選択として扱われ、適合する箇所には標準的なFR-4を、設計上真に必要とされる箇所には高Tg、高周波、または金属コア積層板を、幅広い積層板材料の中から選択します。

ベースラミネートが完成基板の性能を決定づけるため、製造性レビューでは、製造前に材料、銅箔厚、積層構成が適切であることを確認し、基板製造後に不一致が発覚するのを防ぎます。Highleapは、PCB製造においてこの点を網羅し、実装済み基板からターンキーアセンブリまでをサポートします。お見積もりをご依頼の際は、ラミネートの種類（または電気的特性、熱特性、Tgの要件）、銅箔厚、層数を明記してください。適切なベース材料を使用いたします。

7. 銅張基板に関するよくある質問

銅箔基板とプリント基板の違いは何ですか？

銅張基板とは、回路が実装される前の、銅で完全に覆われた未加工の積層板のことです。プリント基板（PCB）は、不要な銅をエッチング除去し、穴あけ、メッキ、マスク処理、表面処理を施した後のものです。銅張基板は、プリント基板の出発材料となります。

FR-4銅張積層板とは何ですか？

FR-4 CCLは標準的なプリント基板の基材であり、ガラス繊維強化エポキシ基板の片面または両面に銅箔が接着されています。コスト、強度、電気特性のバランスに優れているため、ほとんどのリジッド基板に採用されています。

クラッド基板における1オンスの銅とはどういう意味ですか？

これは銅箔の厚さ（約35ミクロン（0.035mm））を平方フィートあたりの重量で表したものです。2オンスは約70ミクロンに相当します。銅が重いほど電流は流れやすくなりますが、微細な配線パターンにエッチングするのが難しくなります。

銅張基板を使って自宅でプリント基板を作ることはできますか？

シンプルな片面または両面基板は、銅張積層板にレジストを塗布してエッチングすることで作製できますが、多層基板、微細な構造、めっきスルーホール、そして信頼性の高い表面仕上げには、専門的な製造技術が必要です。家庭用エッチングは、基本的な試作品の製作にのみ適しています。

片面銅張基板と両面銅張基板の違いは何ですか？

片面CCLは片面に銅箔があり、両面CCLは両面に銅箔があります。両面CCLは両面に回路やめっきスルーホールを形成できるため、片面CCLよりも複雑な配線に対応できます。

銅張積層板は信号性能に影響しますか？

はい、基板の誘電特性はインピーダンスと損失に影響を与えるため、高周波基板には標準的なFR-4ではなく、特殊な低損失ラミネートが使用されます。基板の電気的特性において、基材は重要な要素です。