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こんにちは!
産業用ロボットの情報を発信しているROBoINです。[◎△◎]

実は以前、電子回路の設計をしていました。
試作品の基板を作るのは意外と大変でしたね。

簡単なプリント基板なら基板加工機で簡単に作れますよ!

電気を使って動作する製品にはプリント基板が実装されています。電子回路を利用し、装置を駆動するにはプリント基板が必要です。今や、小さな部品にもプリント基板が組み込まれています。

実は、あまり知られていませんが、プリント基板を作るのは意外と大変な作業。量産品を作る前には何度も試作を繰り返し、動作確認をしなければなりません。そこでおすすめなのが、簡単にプリント基板の加工ができる基板加工機です。

本記事では、基板加工機の特徴や種類などについて詳しく解説し、さらに基板加工機の主要メーカーについても紹介しています。

簡単なプリント基板を作りたいという場合には、ぜひ基板加工機を導入してみてください。工数削減や外注費のコストダウンなどの実現も可能です。

工場自動化・ロボット導入に関してお悩みがあれば、お気軽にROBoINまでお問い合わせください!
多数の企業が参加する弊社独自のコミュニティを駆使して、お悩みに沿った最適なご提案をさせて頂きます。

基板加工機とは?プリント基板のパターンを作成!

基板加工機とはプリント基板加工機のことを指します。つまり、プリント基板を作成する機械のことです。プリント基板を作成する方法はいくつかありますが、ここで扱う基板加工機は簡易的なプリント基板を作成するものとなります。

簡易的なプリント基板なので、試作機や出荷台数の少ない装置などには最適な方法です。

基板加工機は表面が全面銅箔で覆われている板の銅箔部を削って加工します。銅箔部を加工することで、銅箔による回路パターンを形成するという方法。銅箔部が削られた部分は電気的に絶縁されることになり、残った部分に電気が流れるという仕組みです。

下記の動画は卓上型の基板加工機によってプリント基板を製作している様子です。短い動画なので、ぜひ御覧ください。

基板加工機は加工機用のフォーマット(ガーバーデータ)によって自動で基板を加工します。ガーバーデータはCADによりパターン設計することで簡単に変換が可能です。ガーバーデータには下記のデータが含まれています。

  • ドリルデータ
  • ドリルツールデータ
  • 部品面パターンデータ
  • 半田面パターンデータ

基板加工機では上記のデータを元にプリント基板を製作します。では、どのようにしてガーバーデータからプリント基板を製作するのでしょうか。

基板加工機の原理

一般的なプリント基板は銅溶解液を使用し、不要な部分をエッチング(溶かす)することによって製造されます。

エッチングによる基板加工は、フォトマスクを作成し、前処理や後処理も必要です。また、製造工程にはクリーンルームも準備しなければなりません。つまり、処理工程も多く、薬品なども使用するためにプリント基板の少量生産には不向きと言えます。

一方、基板加工機は銅箔を溶かすのではなく、直接削るという方法です。したがって、フォトマスクや薬品は必要ありません。ガーバーデータに従って不要な銅箔部分を削ったり、基板に穴を開けたりするだけです。

ですから、基板加工機は工程も少なく、設計ミスをしても簡単にやり直しができるので少量生産に向いています。

ところで、プリント基板とは具体的にどのようなものでしょうか?

プリント基板とは?PWBとPCBの違い

たとえば、パソコンや電子機器を分解したときに緑色の板を見たことがあるのではないでしょうか。緑色の板の上には多くの電子部品が半田付けされています。その緑色の板こそがプリント基板。プリント基板は電子回路を作るための土台となります。

中には茶色の板のものもありますが、茶色のプリント基板は簡易的なものと考えてください。

一般にプリント基板と呼ばれるものには、次の2種類があります。

  • PWB(Printed Wiring Board・プリント配線板)
  • PCB(Printed Circuit Board・プリント回路板)

つまり、電子部品が搭載されていない生の基板がPWB、電子部品が搭載されているものがPCBです。ですから、基板加工機によって製作できるのはPWBになります。

また、プリント基板には、片面基板・両面基板・多層基板がありますが、基板加工機で製作できるのは「片面基板」「両面基板」のみです。パソコンの中に組み込まれている多くのプリント基板は多層基板で、小さな面積に複雑な電子回路を組み込むことができます。

残念ながら、基板加工機では多層基板を製作することはできません。そんなときにおすすめなのがEMSです。

基板加工機を購入せずにEMSを利用する方法も!

複雑な回路のプリント基板製作が必要な場合や、量産しなければならない場合があります。また、基板加工機を自社で購入できないということもあるでしょう。そんなときには、EMS(製造受託企業)を利用するのが良いでしょう。

EMSは他社の電子機器製品の製造を請け負うサービスです。設備購入によってメリットが得られないという場合には、既に設備を持っている企業へ委託することでメリットが得られます。

EMSについては別記事で詳しく解説していますので、下記の記事を参考にしてください。

プリント基板や基板加工機についてよく理解できました。

それでは、続いて基板加工機の種類について解説していきましょう!

基板加工機の種類!切削加工とレーザ加工

基板加工機には、下記の2種類があります。

  • 切削加工型
  • レーザー加工型

それぞれについて、具体的に解説しましょう。

切削加工型基板加工機の特徴

切削加工型の基板加工機は、ドリルなどの切削工具利用して銅箔の不要部分を削ります。具体的には、ドリルなどを高速回転させ、CADデータを元にパターンの無い部分を削るという方法です。

切削加工型の基板加工機では、数種類の切削工具を使用します。したがって、加工途中に切削工具を交換しなければなりません。そこで考え出されたのが、切削工具の自動交換機能です。

切削加工型の基板加工機には切削工具の手動交換モデルと自動交換モデルがありますが、効率化という点では自動交換もモデルがおすすめ。

切削加工型の基板加工機はレーザー加工型の基板加工機よりも低価格で導入ができるのもポイントです。ただし、切削工具による加工なので、処理能力が低いのが大きなデメリットです

レーザー加工型基板加工機の特徴

レーザ加工型の基盤加工機も基本的には切削加工型と同じ。ただし、レーザー光によって銅箔を溶かすので、工具の交換などは必要ありません。また、切削工具による加工よりは処理速度が速いのが大きなメリットです。

ただし、レーザー加工型の基板加工機は導入費用が高額というデメリットがあります。

切削加工型とレーザー加工型の違いは「費用の安さ」を取るか「処理速度」を取るかということになりますね。

基板加工機の種類も理解できたところで、基板加工機の主要メーカーを紹介しましょう。

基板加工機の主要メーカー3選

基板加工機を導入しようと思っても多くのメーカーがあり、どのメーカーを選べばよいのかわかりません。そこで、数あるメーカーの中から下記の3社を厳選しました。

  • LPKF Laser & Electronics株式会社
  • ミッツ株式会社
  • ビアメカニクス株式会社

各メーカーの特徴などについて、もう少し詳しく紹介しましょう。

LPKF Laser & Electronics株式会社

LPKF Laser & Electronics株式会社は、1976年に設立されたドイツのレーザーシステムメーカーです。レーザー加工型の基板加工機を主に取り扱っていますが、切削加工型の基板加工機についても製造・販売しています。

LPKF Laser & Electronicsの基板加工機は高精度な点が大きな特長です。また、ソフトウェアの使い勝手が良いという点も見逃せません。プリント基板設計から製造に至るまで、死角無しという印象です。

長年蓄積された技術によって世界で最も販売された基板試作加工機という点にも納得できるのではないでしょうか。

ミッツ株式会社

出典:ミッツ株式会社

ミッツ株式会社は、卓上のプリント基板加工機メーカーとしては国内シェアトップ。日本国内の基板加工機メーカーとしてはとても有名な企業です。基板加工機以外にも3Dプリンターの製造も行っています。

ミッツ株式会社基板加工機ラインナップは下記の4機種です。

  • Eleven Lab
  • Auto Lab
  • Auto Lab W
  • FP-21T/21THP

Eleven Labについては、切削工具の交換を手動で行なうタイプ。その他の機種については自動で切削工具を交換できるタイプとなっています。

特に「FP-21T」は加工精度を重視したハイエンドモデル。一般的な基板加工だけでなく薄い基板や基板以外の素材の加工にも応用できます。

ビアメカニクス株式会社

出典:東京マシン・アンド・ツール株式会社

ビアメカニクス株式会社は1968年に創業した神奈川県に本社のある、基板穴明加工設備のリーディングカンパニーです。創業は1968年ですが、機械加工技術という点では1910年(明治43年)から伝承され続けています。

ビアメカニクスの基板加工機は対応基板によって下記のように細かく分類し、多くの機種が販売されています。

  • レーザ加工機(5シリーズ)
  • プリント基板ドリル穴明機(5シリーズ)
  • その他の電子部品加工装置 NRシリーズ

また、ビアメカニクスでは基板加工機の販売だけではありません。実は、下記のような様々な加工支援サービスも行っています。

  • 試作加工
  • 加工評価
  • 委託加工
  • 受託加工
  • 分析・解析サービス

ビアメカニクスは豊かなデジタル化社会の進展に貢献し続けるテクノロジーカンパニーです。

基板加工機のまとめ

本記事では、基板加工機について詳しく解説しました。基板加工機はプリント基板の銅箔部分を削って電気回路を実現するための機械です。基板加工機はプリント基板の量産には不向きですが、試作や少量生産には最適。もう一度記事を振り返ってみましょう。

基板加工機には次の2種類がありました。

  • 切削加工型
  • レーザー加工型

また、切削加工型の基板加工機には切削工具の「手動交換タイプ」と「自動交換タイプ」の2種類があります。切削加工方の基板加工機は設備費用は安価ですが、処理速度は遅いというデメリットがあります。

一方、レーザー加工型の基板加工機は設備費用は高くなりますが、処理速度が速いのがメリット。それぞれのメリットとデメリットを検討したうえで、導入を検討する必要があります。

記事内では基板加工機の主要メーカーとして、下記の3社を紹介しました。

他にも多くの基板加工機メーカーがありますが、特に上記の3社はラインナップも豊富なので要求を満せるでしょう。ぜひ、検討してください。

基板加工機に関するご相談は、ROBoINまでお気軽にどうぞ!

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