多層プリント基板は、2層以上の内層導体を絶縁材の間に積層し、めっき穴で外層と接続した基板です。 同じ面積で配線量が増え、高速信号の下に安定したリファレンス層を置け、電源とグラウンドの経路も 短くなります。プロセッサ、無線、高密度コネクタを載せる製品が2層で止まらないのはこのためです。
片面・両面・多層
- 片面 — 銅層が1層で、穴はスルーホール部品用のみ。最も単純な回路と低コストに向きます。
- 両面 — 両面に銅を配置し、めっき穴で接続します。小型製品の大半を担う構成です。
- 多層 — 導体層が3層以上で、内層を先に処理してから積層し、外層を後工程で仕上げます。 Hitech Circuitsは4〜38層、0.06 mmのライン／スペース、外層銅厚0.5〜20 ozで製造します。
基板の作り方
内層は画像形成、エッチング、検査を経て、層間の誘電体厚を決めるプリプレグとともに熱と圧力で 積層します。穴あけはスタックアップに従い、メカニカル0.15 mm、レーザー0.1 mm、アスペクト比15:1。 内層までめっきした後、外層を画像形成・エッチングし、ソルダーマスク、表面処理、外形加工へ進みます。 板厚は0.8 mm以上で±8 %、それ未満で±10 %、外形公差±0.10 mm、反り・ねじれ0.7 %以内に保ちます。
スタックアップ、インピーダンス、材料
大半の基板はFR-4で、熱サイクルを繰り返す用途には高Tg FR-4、顧客の認証要件がある場合は ハロゲンフリー基材、高周波で信号を通す場合はRogers、Arlon、Taconic、Nelcoを使います。 インピーダンスはスタックアップから計算し、±10 %で制御します。同じレビューで面付けと銅バランスも 決めるため、仕上がったパネルが反りません。層数ではなく密度が制約になる場合は、 HDI基板のマイクロビア構成を同じフロアで 製造します。
代表的な多層構成
4層、6層、8層が仕事の大半を担い、スタックアップは案件ごとに決まります。層数は配線密度、 プレーンの数、流す電流で決まるのであって、その逆ではありません。
- 4層の制御基板 — 表裏に信号、内側にグラウンド層と電源層を置きます。マイコンやフィールドバス トランシーバの下に、最も低コストで安定したリファレンス層を入れる方法です。
- 6層・8層の電源基板 — 電源部が制御ロジックと同じスタックアップを共有し、外層0.5〜20 oz、 内層0.5〜10 ozを使います。大電流経路と0.06 mmのロジック層を同じパネルでエッチングします。
- 高速ネットワーク・計測基板 — 銅厚ではなく損失が限界を決める領域では、高周波基材 （Rogers、Arlon、Taconic、Nelco）に切り替え、配線前にスタックアップを確定します。材料面の 考え方は高周波プリント基板のページで説明しています。
- デジタルと電源の混在 — 制御層は±10 %のインピーダンス、厚銅層は電流を担い、どちらもDFMで 確認するため、面付けと銅バランスが反り・ねじれ0.7 %以内に収まります。
いずれも片面・両面基板と同じラインを流れるため、試作も量産パネルも同じ0.06 mmのライン／スペース、 同じ±10 %のインピーダンス公差で仕上がります。
多層の範囲で層数を決める
多層基板の依頼は、層数として届くことはほとんどありません。どれだけ配線するか、仕上がり板厚を いくらに抑えるか、内層で止まる穴があるかという条件として届き、層数はそれらの合計です。同じ 製品でもかなり違うスタックアップで成立し、どちらも動きます。違いを分けるのは基準層の位置で あって、図面欄に書かれた数字ではありません。
多くの構成を決めるのは「信号層ごとに一つのプレーン」というルールです。四層基板は信号二層の 内側に電源層とグラウンド層を置いた構成、六層基板は同じ二枚のプレーンの間に信号四層、八層基板は 信号六層でプレーンの対を中央に置きます。それ以上は同じ繰り返しになり、実用的な問いは別の場所へ 移ります。戻り電流が自分の配線の下に留まれるか、プレーンを共有できるかという点です。
プレーンを追加するより分割するほうが安く済みます。グラウンド層一枚でデジタル部とアナログ部を まかない、電源層一枚で複数の電圧を供給できます。ただし戻り電流がスリットを横切らず、 デカップリングのループが短いことが条件です。両方が成り立つ間は分割はレイアウトの判断であり、 どちらかが崩れたときに初めてプレーンを増やし、その次に層を増やします。
板厚は、層数の計画が積層窓に突き当たる場所です。仕上がり板厚を層数で割った値が各層に残る 誘電体厚であり、薄いコア材や薄いプリプレグは、高コストになる前にまず積層できなくなります。 薄いプロファイルで層数を増やすとプレスが保持できないスタックアップになるため、仕上がり板厚を 厚くするか層数を減らすかになります。これはスタックアップ検討の計算であり、見積りの計算では ありません。
実際に層数を動かす問いは次の四つです。
- バスや差動ペアの下で基板全体にインピーダンスを保つ必要がある — 配線の下に連続した基準層が 要り、これが二層から四層や六層へ移る理由です。配線がどれだけ余るかとは関係ありません。
- 電源二系統にグラウンド、さらに高密度配線を一枚で — 六層または八層となり、増えた一対は 面積ではなく分離したプレーンを買います。
- 内層で止まる穴 — ブラインドビアとベリードビアは複数回のプレスを要するため、比較はまず 貫通穴で薄い誘電体を使う案、その次に層を増やす案になります。
- 折り曲げやスライドも必要な基板 — リジッドフレックスプリント基板は剛性基板に層を足すの ではなく、ヒンジをまたいでスタックアップを運びます。
どの判断も単独では変わりません。スタックアップが仕上がり板厚、面付け、穴あけプログラム、 初品検査を決めるため、二つの見積りを並べる前にDFM検討で確定します。
多層基板の用途
通信機器、産業制御、GPS・衛星装置、航空宇宙、コンピュータ、医療機器、軍事機器、そして 通信・ネットワークのページで紹介している通信インフラです。 車載基板はIATF 16949:2016、医療基板はISO 13485:2016に基づき、いずれもISO 9001:2015の基本 システムの上に運用しています。製造はIPC-6012BとIPC-A-600Hに準拠し、ULはファイルE354070で 認定されています。
2026年の事例紹介では、FR-4 Tg180と Rogers RO3003を混成した77 GHz車載レーダー向け10層基板を掲載しています。
多層基板の価格を決めるもの
同じ多層図面でも見積りが大きく違うことがあり、どちらの供給元も間違っていません。価格は仕上がり 面積ではなく、パネルを何回プレスするか、内層シート一枚から良品が何枚取れるかで決まるからです。
- プレス一回ごとに材料一式、プレスプログラム、位置合わせ検査、板厚測定が付きます。複数回の プレスが必要な構成は別工程であり、別工程として見積られます。
- 廃却は工程の後ろほど大きく膨らみます。最初のプレス後に見つかった不良は内層も一緒に失うため、 損失は一枚のシートではなく、すでにパネルに入った原版、銅、工数になります。層数が多いほど 許される失敗は少なく、価格はその平均を負担します。
- 内層シートは仕上がり外形ではなく銅パターンと銅バランスに合わせて面付けするため、価格は図面の 基板サイズではなく、一枚から何枚取れるかに従います。
- 非対称なスタックアップはダミー層や別構成で釣り合わせ、銅の偏りはダミー銅で補います。どちらも 材料を発注する前のレイアウト判断であり、どちらもパネルのコストを変えます。
- 高周波コアと標準の外層ラミネートを組み合わせると、材料一式が二組、プレス窓が二つ、膨張挙動も 二つになり、納期と歩留まりが同時に動きます。
比較できるかどうかは同じ項目を逆から並べたものです。同じスタックアップ、同じプレス回数、同じ ラミネート構成、同じ表面処理、同じ面付け、同じ数量。層数、パネルサイズ、プレス回数という各軸の 限界はプリント基板製造の対応能力のページに掲載しています。
見積りについて
Gerber一式、スタックアップまたは層数、銅厚、インピーダンス要件、数量をお送りください。試作は 1〜3日、中ロットは4〜10日で仕上がります。見積りの前提となる限界値は 対応能力のページに、発行済み証明書は 認証のページに掲載しています。
実装まで続く多層基板は、部品調達とボックスビルドを含めて 中国でのプリント基板実装のページで見積ります。
