基板実装・電気機械器具組立の安曇川電子工業｜滋賀
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半導体とプリント基板の役割は違いますが、どちらも私たちが日頃使用している多くの電化製品に利用されています。さらには交通や通信を支える役割も果たすなど、暮らしに欠かせない存在である点は共通です。
半導体とプリント基板にどのような違いがあり、それぞれがどのような役割を担っているのか、プリント基板の表面実装を手掛け、半導体も扱う安曇川電子が、それぞれを扱う際の注意点もあわせてご紹介します。
目次
半導体と基板はどちらも電子機器の内部に使用されています。半導体と基板は、電子機器の作動に欠かせないものですが、この二つの違いが明確ではない方もいるようです。
というのも、どちらも機械内部にあり、普段は目にすることがないため、概念が曖昧になっているからかもしれません。
半導体とプリント基板は似ているようで全く異なるものなので、これを機会にそれぞれの特徴や違いを理解しておきましょう。
物質は、電気を通す「導体」と電気を通さない「絶縁体」に分けられますが、半導体とは導体と絶縁体の中間の役割を果たすものです。半導体は、ある特定の条件によって電気を通したり通さなかったりするのですが、その条件には、熱を与えたり光を照射させたり、不純物を加えるといったものがあります。
電気を通す導体の素材は鉄や銅などで、電気を通さない絶縁体はゴムやガラスといった素材でできています。一方、半導体はシリコンやゲルマニウムなどの素材が一般的です。
例えばシリコンは、純粋なシリコン単結晶では電気をほとんど流さない構造ですが、ある種の不純物を加えるという条件を与えると、シリコンは電流を流すことができるようになります。
半導体は、温度や圧力の変化、光の照射などがあることで電気を通したり通さなかったりという電流を制御するスイッチングの役割を持つほか、電流が流れる方向を制御して一方向だけに流したり、小さな電気を大きな電気に変えたりする役割も担います。
この特徴を利用することで、電気信号を高速にON/OFFするスイッチの役割を果たすトランジスタやダイオードといった電子部品を作ることができます。
例えば、エアコンには冷房と暖房の2種類の機能がありますが、その温度を調整するためには半導体が欠かせませんし、炊飯器の火力調節にも半導体の火力制御の役割が必要です。このように、生活に関わる機械が正しく機能するために半導体はなくてはならないものです。
プリント基板はあらゆる電子機器に使われ、機器の安定的な作動のためには欠かせない電子部品です。絶縁体の内部や表面に銅箔でパターンを形成し、その上に電子部品をはんだ付けすることで電子回路として機能します。
プリント基材の基材は「紙」と「ガラス布」があり、基材に「エポキシ樹脂」と「フェノール樹脂」を含浸させたものが一般的です。これはリジッド基板という硬い種類の基板ですが、フレキシブル基板といって基材に絶縁性を持った薄く柔らかいプラスチックフィルムが採用されるものもあります。
プリント基板の役割は、回路を構成する電子部品同士を電気的に接続することです。電子機器の小型化は日々進んでいます。それに伴い、部品やプリント基板の微小化も求められています。
かつては人の手で導線を這わせていたので小型化に限界がありましたが、プリント基板の登場でより小さく薄くすることができるようになりました。
さらに、より高機能な情報を処理することに対応するため、基板の表面だけでなく、内部にまで配線が施せるようになるなど、プリント基板の進化によって電子機器のコンパクト化も可能になっているのです。
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半導体とプリント基板は役割は全く異なるものですが、表面実装の際など、扱いには注意が必要な非常にデリケートなものである点は共通しています。
そこで私たち安曇川電子工業が、表面実装の際にどのような点に配慮して半導体とプリント基板を取り扱っているのかをご紹介します。
プリント基板も半導体も、湿度が高いことが原因で不良を起こしてしまう恐れがあります。プリント基板には銅箔が使われているため、高温多湿の場所に長期間置いておくと錆びが発生してしまいますし、半導体も金属部分が錆びてくるとはんだのなじみが悪くなり、はんだ不良が出やすくなってしまいます。
また、基板層の間に水分が入り込んでしまうと、その後はんだ槽などで高温にさらされ、層内で水分が蒸発し膨張します。また、半導体などの電子部品の主要内部は主に樹脂やコーティング剤によって保護されていますが、この保護は完全なものではなく、基板と同じように水分が内部へ入り込むことがあります。
内部に水分が入ってしまうとリフロー炉やフローはんだ槽で高温にさらされた際、部品内で水分が膨張して隙間を作ったり、ひどい場合はパッケージを突き破って部品に亀裂が生じてしまうこともあるほどです。
このような事態が起きることを避けるために、プリント基板は湿度が40％以下になるよう湿度管理室で常時管理し、さらに、特に湿度に弱い半導体は湿度1～2％で常時管理されるドライボックス内で保管しています。
半導体の中でも発光ダイオードのように静電気に敏感な製品が多く存在します。わずかな静電気でも部品が壊れる危険性があり、扱いには細心の注意を払わなければなりません。
静電気対策は必ず行わなければならないもので、安曇川電子工業では全社員が「静電服」「静電靴」「静電帽子」を身に着けており、場所によっては静電手袋・アースバンドなども着用して作業に臨みます。
また、生産ラインでは、工程を進める中で除電できる「インラインイオナイザー」を設置し、プリント基板の除電と部品の静電気破壊を予防する対策をとっています。
安曇川（あどがわ）電子工業です。プリント基板・部品調達〜基板実装、電気機械器具組立まで、
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