高周波PCB技術 - 基板ハーネスとは

高度に集積された現在の電子機器時代において、プリント配線板（Printed Circuit Board、PCBと略称する）は電子機器のコアコンポーネントとして、回路レイアウトと信号伝送の重責を担っています。一方、基板ハーネスは、PCB上の各素子とPCBと他のコンポーネントとの間を接続する架け橋としての重要性は言うまでもないです。

一、PCBハーネスの基本概念

PCBハーネスは、簡単に言えば、PCBボード内部またはボード間で電気信号と電力を伝送するために、複数のワイヤまたはケーブルが特定の配列と終端方式で組み合わせられています。これらのワイヤまたはケーブルは通常、絶縁材料で囲まれた銅コアから構成され、信号伝送の効率性と安定性を確保しています。ハーネスの設計は、システム全体の信頼性の高い動作を確保するために、電流容量、信号周波数、インピーダンス整合、環境適応性など多くの要素を考慮する必要があります。

図　基板

二、PCBハーネスのタイプ

内部ハーネス：基板内部部品間の電気的接続を実現するためにPCBに直接溶接または圧着された細いワイヤ。このようなハーネスでは、小型化、集積化の傾向に対応するために、高精度で高密度なレイアウトが求められています。

外部ハーネス：電源ケーブル、信号線、データバスなど、PCBと他の外部機器やコンポーネントを接続するケーブルのセット。これらには、異なる接続要件に対応するための異なるタイプのコネクタが含まれている場合があります。

フレキシブルフラットケーブル（FFCFPC）：薄くて柔らかい絶縁基材とそれに取り付けられた導電線からなる特殊なハーネス形式であり、良好な屈曲性と空間適応性を有し、折りたたみ機器や柔軟なレイアウトが必要な応用によく用いられます。

三、PCBハーネスの設計と応用

基板ハーネスを設計する際には、以下の点を総合的に考慮する必要があります。

信号完全性：高速信号伝送時の低損失、低クロストークを確保するには、差分対、インピーダンス制御などの技術を採用する必要があるかもしれない。

電磁互換性（EMC）：合理的な配線、遮蔽措置により電磁干渉を減少し、システムの安定した運行を保証する。

信頼性と耐久性：振動、衝撃、温湿度変化などの環境要因に抵抗するために、適切な材料、端接方式と保護措置を選択する。

製造可能性とコスト：設計は生産プロセスの実行可能性とコスト制御、例えば自動組立の互換性、材料利用率などを考慮しなければならない。

次のものを含むが、これらに限定されない、幅広い用途で使用されています。

通信装置：スマートフォン、基地局など、高速データ伝送と低遅延が要求される。

自動車電子：車載娯楽システム、ADAS（高級運転補助システム）、信頼性と環境適応性を強調する。

医療設備：生命監視装置、手術ロボット、精度、安全性と長期安定性に極めて高い要求がある。

工業自動化：PLC（プログラマブル論理コントローラ）、センサネットワーク、安定性と耐干渉能力を重視する。

四、未来の趨勢

モノのインターネット、5G通信、人工知能などの技術の急速な発展に伴い、電子機器はよりスマートで、より効率的で、よりコンパクトな方向に発展しています。これはPCBハーネスに対して、より高いデータ転送速度、より強い電磁互換性性能、より柔軟なレイアウト能力、より環境に優しく、持続可能な材料選択などのより高い要求を提出します。

PCBハーネス、この目立たないようで重要なコンポーネントは、現代の電子世界の動きを独自の方法で黙々と支えています。技術の進歩に伴い、将来のPCBハーネスはよりインテリジェントで効率的で信頼性があり、電子機器の革新と発展に堅固な基礎を提供すると信じている理由があります。電子エンジニアとデザイナーとして、PCBハーネスの知識を深く理解し、把握することは、技術革新を推進し、製品競争力を高める鍵となるだろう。