ビアにレジストはNG

プリント基板の正しい見極め方

中途半端なレジスト被覆は避ける

プリント基板における絶縁信頼性とは，回路間や層間で電気が漏れず，設計された経路以外に電流が流れないことを意味します．電気的な誤動作や短絡を防ぐうえで不可欠な特性です．特に高密度実装が進む多層基板では，層間の絶縁が重要です．絶縁性能が不十分な場合，信号干渉や絶縁破壊のリスクが高まります．

絶縁信頼性の評価方法

JISにおける代表的な評価方法として，温湿度サイクル試験があります．この試験では，高温高湿環境を繰り返し与えることで，絶縁材料や構造の劣化を加速させます．基準としては，抵抗値が500M$\Omega$以上であれば合格です．耐湿性能を評価するために，高湿度環境に長時間放置し，絶縁抵抗が低下しないかを観察します．

一方，IPCでも同様に加速試験や電圧印加によって，絶縁劣化の経過を観察します．これにより，使用環境における長期的な信頼性を予測します．試験の目的は，製品使用前に潜在的な絶縁劣化のリスクを把握することです．

クーポン試験の役割

絶縁試験は破壊試験であり，1度行うと試料は使用できなくなります．そのため，実際の製品とは別に「クーポン」と呼ばれる試験用基板を用意します．MIL規格に基づくクーポンの例では，10層や16層など，層構成ごとに適切なクーポンを作成します．これにより，層別に絶縁性能を詳細に評価できます．

クーポンは試験項目や構造が規定されており，基板製造の一部として組み込まれます．多数のクーポンが必要になる理由は，各層や構造に対して統計的な信頼性を確保するためです．

まとめ

絶縁信頼性の評価には，温湿度環境での加速試験や電圧印加が有効です．評価対象となるクーポンの選定や設計構造に応じた層別試験を行うことで，基板全体の絶縁品質を適切に判断できます．これにより，長期使用における絶縁不良リスクを事前に低減できます．

絶縁抵抗とは何か

絶縁抵抗とは，異なる導体間で電流が漏れないように電気のとおりにくさを示す指標です．高い絶縁抵抗は電気的な分離が保たれていることを意味し，回路間の干渉や短絡の防止に直結します．プリント基板においては，層間絶縁やスルーホール周辺の絶縁が対象です．

絶縁抵抗の測定と評価

絶縁抵抗の測定には，通常高電圧を印加し，その際に流れる電流から抵抗値を算出します．試験時には湿度や温度といった環境条件が重要な因子になります．JISやIPCでは，湿度85$\%$・温度85℃の条件下で一定時間保持し，その後抵抗値が500M$\Omega$以上を維持していることが基準です．

絶縁抵抗の低下は，吸湿による樹脂の劣化や，導体間の汚染によって引き起こされます．このような劣化を加速させる目的で，温湿度サイクルや恒湿保持試験が実施されます．

信頼性評価における絶縁抵抗の役割

絶縁抵抗の評価は，製品の長期使用を前提とした信頼性の指標です．以下のような観点から重要視されます．

1. 信号間クロストークの抑制:高抵抗値により意図しない信号干渉を防止する
2. 耐環境性能の指標:湿気や熱などの環境に対する耐性を確認する
3. 設計・製造工程の品質チェック:パターン設計やレジスト処理の不備を検出する

絶縁抵抗の評価は破壊的な手法を伴うことが多いため，試験用のクーポンを用いる方法が一般的です．各層構成に対応したクーポンを用いることで，製品と同等の構造における絶縁性能を定量的に評価できます．

まとめ

絶縁抵抗は，プリント基板の長期信頼性を支える基礎的かつ重要な指標です．正確な評価には，環境条件の設定と構造に応じた試験設計が不可欠です．測定結果は設計や製造工程の品質を反映し，不具合の早期発見に貢献します．

〈著:ZEPマガジン〉

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著者紹介

• 1972年　中央大学理工学部工業化学科卒業
• 1972年 株式会社トゴシをかわきりに，設計・EMS業の株式会社ソーワコーポレーション，株式会社オーケープリントで，基板およびEMS事業の品質保証，技術開発全般に従事．その間，JIS規格，JPCA規格，JAXA規格などの制定に従事
• 2013年 テラテック設立．プリント配線板関連の技術指導，技術開発，試作開発コンサルティング，研修などを手がける

著書

1. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】

参考文献

1. 逆引き101！KiCad＆プリント基板設計テクニック集，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. 最新KiCad 6で一緒に始めよう！プリント基板開発 超入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］Gbps超 高速伝送基板の設計ノウハウ＆評価技術，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD］高速＆エラーレス！5G×EV時代のプリント基板＆回路設計 100の要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD］事例に学ぶ放熱基板パターン設計 成功への要点，ZEPエンジニアリング株式会社．