両面基板は両面に銅を持ち、2層をめっきスルーホールで接続します。今も実装業界の主力です。層数が価格を抑え、2層目の銅が配線を自由にし、設計ルールは38層基板と同じものです。どちらも同じラインから出るからです。
2層目がもたらすもの
- 配線の余地 — 2層基板は導体を回り込ませずに交差できるため、高密度の制御部が層を増やさずに収まります。
- グラウンド層と電源層 — 2面目がベタ層を担い、戻り経路を短くし、片面レイアウトが残すループ面積を取り除きます。
- 部品密度 — 両面に部品を置けるため、筐体が制約となる場合に外形を半分にできます。
- コスト — 2層は多層の積層サイクルを避けつつ、スタックアップが必要とする場合はインピーダンスを±10 %に保てます。
材料とパネルサイズ
標準のコアはFR-4で、はんだ温度が高い場合は高Tg FR-4、コスト重視の民生にはCEM1とFR-1、顧客の認証が求める場合はハロゲンフリー基材を使います。パネルは最大580 × 1900 mm、板厚0.1〜6.0 mm、外層銅0.5〜20 ozで、20 ozの2層基板は厚銅スタックアップにせず大電流を流す一般的な方法です。
工程と検査
基板はメカニカル0.15 mmまたはレーザー0.1 mmで穴あけし、めっき、0.06 mmのライン／スペースで画像形成し、HASL、鉛フリーHASL、ENIG、置換銀／スズ、フラッシュ金、金張り、OSP、カーボンインクで仕上げます。外形は±0.10 mm、反り・ねじれは0.7 %に保ち、全パネルを出荷前に電気試験し、IPC-6012BとIPC-A-600Hに準拠し、ULファイルE354070で認定されています。
2層基板の用途
産業制御とリレーロジック、電源、LED照明とドライバ、民生エレクトロニクス、計測器、通信機器です。両面リフローは両面に実装できるため、ウェアラブルや携帯製品で外形を小さく保てます。スルーホールではなくマイクロビアが必要な設計は、同じパネルをHDI基板として作れます。
2層が答えにならない場合
2層基板は、設計が2つの銅面では出せない何かを求めた瞬間に安価な答えでなくなります。信号は見積りではなく図面に現れ、そのどれもが基板価格ではなく基板タイプを変えます。
- リファレンス層が連続を保てなくなる — 2面目が配線と層を同時に担うため、横切るトレースがその下の戻り経路を断ちます。インピーダンス制御線、差動ペア、高速バスがドライバからレシーバまでインピーダンスを保たねばならない時点で、途切れない層は積層コストより価値があります。層の割り当ては多層プリント基板に記載しています。
- 大電流と微細ピッチは逆方向に引く — 厚い箔をエッチングするとトレースを側面から削るため、最も厚い銅と最も微細なライン／スペースを1枚のパネルで同時に作れません。基板を電源ゾーンとロジックゾーンに分ければ両立しますが、電流そのものが要件ならエッチング予算の異なる厚銅プリント基板が答えです。
- 配線を始める前に逃げが尽きる — 微細ピッチBGAや高ピン数のコネクタは、最初の信号を引く前にそのパッド間の余地を使い切り、層間配線では回復できません。これは層ではなくビアの問いであり、同じパネルをスルーホールではなくマイクロビアで作り直します。
- 組立が折れねばならない — 蝶番で動く、スライドする、筐体に巻き付く基板は2層の問題ではなく、リジッドフレックス基板が、組立が別途必要とするコネクタとケーブルを置き換える構造を扱います。
- 2層目が層としてだけ残る — 配線が片面に収まり、2面目がグラウンドだけで費やされるなら、その設計は使わない層に払っています。
基板タイプの変更は層を足すことではありません。外形、面付け、ステンシル開口、プログラム、初品がすべて新しいスタックアップに従います。判断は図面がまだ開いているうちのDFMレビューに属し、2つの見積りの比較には属しません。
2層基板の価格を実際に決めるもの
同じ外形、同じ層数の2枚でも、どちらの供給元も間違いでなくても見積りが大きく離れることがあります。2層パネルでは価格はパターンが要求する作業で決まり、層数は入場券にすぎません。
- 穴数とアスペクト比 — すべてのスルーホールは穴あけ・めっき・検査・電気試験を経るため、穴の数がパネルの穴あけとめっき時間を担います。深さ対直径がドリルの負荷を決め、深い小穴での折れドリルは穴ではなくパネルを失わせます。
- 銅厚と配線幅 — 厚い箔で微細線を制限する同じアンダーカットが、微細線レイアウトにどれだけ銅を足せるかを制限します。パネルはゾーン分割するか、2つの要件の重いほうで見積ります。
- パネル利用率とプロセスエッジ — 価格は仕上がり外形ではなくパネル面積と取り数に従います。基板間の間隔とプロセスエッジは治具に消費され、形状を詰めても取り戻せません。
- 積層材、Tg、在庫 — 標準積層材と高Tgやハロゲンフリーの差は材料の重さではなくプレス窓と在庫状況で、取り寄せが必要な積層材は価格より先に納期を変えます。
- 表面処理と接触要件 — HASL、鉛フリーHASL、置換系、ENIG、面取り端の硬金は同じ銅上の別工程で、選択は習慣ではなくパッドのはんだ付け・接触・保管のされ方で決まります。
- 外形と金型 — ルーター外形は図面に従い、Vカットは直線でしか効かず、打ち抜き外形は短いランでは吸収できない金型を要します。
2つの見積りは、積層材、銅厚、表面処理、面付け、数量、電気試験範囲が同じときのみ比較できます。どれかが違えば、安い基板はより良い価格ではなく別の製品です。
見積りについて
Gerber一式に層数、銅厚、表面処理、パネルサイズ、数量を添えてお送りください。試作は1〜3日、中ロットは4〜10日、ステンシルは4時間以内に切断します。見積りに使う工程限界値は対応能力ページに、発行済み証明書は認証ページにあります。
両面基板が実装に進む場合、中国でのプリント基板実装ページが、1つの工場からのSMT、スルーホール、部品調達、ボックスビルドを扱います。
