フレキシブルプリント基板製造に関わる手順と材料
キーワード: フレキシブル基板, フレックス回路基板
現在の電子機器は、フレキシブル基板という革新によってかなりの進歩を遂げています。多くの敏感で繊細な電子製品の中心部に、これらは見られます。この技術は、小型コンピュータ、カメラ、携帯電話、ワークステーションなど、多くの電子機器にも使用されています。
アダプタブル基板（フレキシブル基板）
ポリイミド製のベース基材がその製造に使用されます。この材料は、人工的にも天然的にも存在します。衣料品、自動車などのさまざまな産業で使用されています。従来のリジッドプリント基板と比較して、フレキシブル回路の高い電気接続密度とコンパクトな性質により、大幅なコスト削減、スペース節約、軽量化が実現されます。
この記事では、アダプタブル回路（フレキシブル回路）の材料と製造プロセスについてご紹介します。
アダプタブル回路（フレキシブル回路）の材料
フレックス回路構造のすべての構成要素は、製品の全寿命にわたって、それに課せられた要求を確実に満たさなければなりません。アダプタブル回路（フレキシブル回路）構造のさまざまな構成要素において、材料は信頼性と製造の容易さを保証することに加えて、確実に機能する必要があります。以下に、それらの機能とフレックス回路構造の基本的な構成要素について簡単に説明します。
ベース材料
積層体の基礎を提供するベース材料は、アダプタブル（フレキシブル）なポリマーフィルムです。フレックス回路のベース材料は、通常の条件下でアダプタブル回路（フレキシブル回路）の最も基本的な電気的および物理的特性を提供します。ベース材料は、接着性回路構造の場合におけるすべての特性を提供します。ほとんどのアダプタブル（フレキシブル）フィルムは、12 µmから125 µmまでの比較的薄い範囲で提供されますが、より幅広い厚さも可能です。ただし、より厚い材料やより薄い材料も可能です。より薄い材料は非常に柔軟性が高く、剛性の増加はほとんどの材料において厚さの三乗に比例します。ベースフィルムとしては、様々なフッ素ポリマーやコポリマー、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレートなど、さまざまな材料が使用されています。ポリイミドフィルムは、その熱的、機械的、電気的、化学的特性の有益な組み合わせにより、最も一般的に使用されています。
接着剤
積層体を作成するために、接着剤は結合媒体として使用されます。特にポリイミドがベース材料である場合、接着剤はしばしば、特に耐熱性という点で積層体の性能を制限する要素となります。現在、多くのポリイミドフレックス回路では、過去のポリイミド接着剤に関連する課題を克服して、異なるポリマーファミリーの接着剤システムが使用されています。しかし、いくつかの新しい熱可塑性ポリイミド接着剤も登場しています。ベースフィルムと同様に、接着剤にはさまざまな厚さのものがあります。厚さの仕様は、多くの場合、用途に依存します。
金属箔
アダプタブル（フレキシブル）積層体の導電性要素として、金属箔が最も一般的に使用されます。回路パターンは通常、この金属箔にエッチングされます。さまざまな厚さの多種多様な金属箔が利用可能です。それらの中から選択してフレックス回路を作成できます。ただし、ほとんどのアダプタブル回路（フレキシブル回路）用途では、銅箔が使用されています。銅は、電気的および物理的性能とコスト面での優れたバランスから、優れた選択肢となっています。さまざまな種類の銅箔があります。フレックス回路用途向けには、異なる最終製品の多様なニーズを満たすために、いくつかの異なる種類の銅箔が利用可能です。
ビットバイビット フレキシブル回路基板の製造プロセス
組み立て技術は体系的かつ手順に従って行われます。以下は組み立ての基本的な工程です：
工程1：フレキシブルPCBの積層
この重要な工程では、基材の節約が主な焦点となります。フレキシブル回路に使用される主要な材料はポリイミドです。FR-4と比較すると、この材料は高価であり、適切に使用する必要があります。ポリイミドを適切に使用するための定着方法を利用して、回路を可能な限り互いに近づけて配置する必要があります。以下の手法がモデルプリント基板の製造に含まれます：
- 配線ガイド：最適な柔軟性が提供されます。特に動的なアプリケーションで回路を使用する場合は、最も薄い銅を選ぶ必要があります。
- 循環（サービスループ）：設計者の制限を超えて、わずかに余分な材料を追加することは許容されます。この追加材料は、回路の組み立てと修理の長さを可能にするもので、サービスループと呼ばれます。
- グランドプレーン：十分な電気的割り当てがある場合、クロスハッチされたグランド領域を作成する必要があります。これにより、フレキシブル回路基板の重量を減らし、回路の柔軟性を向上させる助けとなります。
- 配線（ルーティング）：ガイドの配線は容易に行えます。折り曲げや湾曲に対しては、必ず反対側の位置に配置してください。応力を最小限に抑えることで、曲げや折り畳みが向上します。
- エッチング：製造工程において、これは等方性損失を補うために行われます。この過程での線幅の損失は、銅箔の厚さの2倍になります。線幅は、他の導体タイプ、ドローカバー、銅など、さまざまな要素の影響を受けます。
工程2：フレキシブルプリント回路基板（PCB）の製造プロセス
配線幅と間隔から始まります。ポリマー薄膜には、例えば375マイクロメートルといった標準的な配線幅が必要です。同時に、銀ベースのポリマー膜は回路電流の理想的なレベルを伝達し、公称ポリマー厚膜もそれを伝達します。アプリケーションと設計に基づいて、フレキシブルPCBの開口部の幅は変化します。
- 開口部のサイズ：製造業者は小さな開口部を作成でき、また非常に傾斜のついたフレキシブルPCB設計を生成することも可能です。最先端技術を使用して、可能な限り小さな開口部を作成できます。
- フィレット加工：フィレット加工は、パッドの領域を増やし、応力を分散できる手法です。フレキシブル回路のすべてのランド端部とパッドポイントにはフィレット加工が必要です。信頼性の高いはんだ接合部を作成するには、めっきスルーホールが適しています。
- ボタンメッキ：ここでは、代替のめっきスルーホールが形成されます。近年、製造業者はスルーホールやビアを準備するために銅を使用しています。
工程3：物理的制約
この工程では、製造業者はカバーコートとカバーレイヤーの問題に対処します。同時に、一般的に使用される標準的なカバーレイヤーは以下の通りです：
- スクリーン印刷可能な液状ジャケット：主に厚膜ポリマーと共に使用され、ポケットに対応したタイプです。
- 接着剤支持フィルム：動的フレキシブル回路アプリケーションに適しており、未加工成分で構成されています。カスタムPCBのオーバーカバーリングには、主に接着剤支持フィルムが使用されます。
フィルムポリマーとフォトイメージャブル液状：最も先進的なオーバーカバーリング手法を示します。いくつかの優れた機能は以下の通りです：
- 溶接が回路に沿わないように保持し、はんだカバーとして機能します。
- プリント基板は、内部および外部の損傷の両方から保護されます。
- 回路は外部からの電荷から保護されます。
- 従来の他の選択肢とは異なり、フレキシブルプリント基板は多様な信頼性と相互接続を提供します。