PCB技術 - FPC材料特性

FPCB、フレキシブルプリント配線板とも呼ばれ、「ソフトボード」とも呼ばれています。FPCBは、硬質、非可撓性PCBまたはHDIに比べて、硬質材料の特性の鮮明な対照を形成している。今日の電子製品設計では、同等のものになっています。一般的な硬軟相互作用混合使用の柔軟性について、本文は重点的に「軟板」の「軟」特性を討論し、材料、製造技術と重要部品の角度から討論し、軟板の使用制限を説明する。

FPCB材料特性

FPCBの製品特性は、柔軟な材料のほか、実際には軽量テクスチャと非常に薄い/軽量な構造を持っている。この材料は、ハードPCBの絶縁材料を破壊することなく複数回曲げることができる。可撓性プレートの可撓性プラスチック基板と配線により、可撓性プレートは高すぎる伝導電流と電圧に対応できない。したがって、フレキシブルパネル設計は、高出力電子回路の用途ではほとんど見られない。消費電力の大きい電子製品は、ソフトボードの使用量がかなり大きい。

軟板のコストは依然として重要材料PIによって制御され、単位コストが高いため、製品を設計する際には、通常、軟板を主要な支持体板とするのではなく、部分的に「軟」特性を必要とする重要な設計が適用されている。以上、例えばデジタルカメラの電子ズームレンズのソフトボードアプリケーション、または光駆動リード電子回路のソフトボード材料は、電子部品や機能モジュールが移動しなければならず、ハードボード材料が互換性がないためである。設計ソフト回路基板の例。

初期は主に航空宇宙と軍事応用に用いられていたが、現在は消費電子応用において大いに異彩を放っている。

1960年代には、ソフトボードの使用が一般的だった。当時、完成品の柔らかい板の単価は高かった。軽量で曲げ可能で薄いが、単位コストは依然として高い。当時はハイテク、航空宇宙、軍事目的にしか使われていなかった。詳細については、「」を参照してください。1990年代末、FPCは消費電子製品に広く応用され始めた。2000年頃、米国と日本は最も一般的なFPC生産国だった。主な理由は、FPC材料が米国と日本の主要ベンダーの制御下にあることです。これらの制限のため、フレキシブル基板のコストは依然として高い。

PIは「ポリイミド」とも呼ばれる。PIにおいて、その耐熱性と分子構造は、全芳香族PIと半芳香族PIなどの異なる構造に分けることができる。全芳香族PIは線型に属する。材料は可溶性、不溶性及び熱可塑性物質であり、可溶性材料の性能は生産過程で射出成形することはできないが、材料は圧縮及び焼結することができ、もう一つは射出成形によって生産することができる。

半芳香族PI、ポリエーテルイミドはこのような材料に属する。ポリエーテルイミドは通常熱可塑性であり、射出成形により製造することができる。熱硬化性PIについては、異なる原材料特性を含浸材料の積層成形、圧縮成形、または転写成形に使用することができる。

FPCBシート材料は高い耐熱性と高い安定性を有する

化学材料の最終成形製品については、PIはガスケット、ガスケット、シール材料として使用することができ、ビスマル型材料はフレキシブル多層回路基板の基材として使用することができる。完全に芳香性の材料は使用中に有機的である。ポリマー材料の中で最も耐熱性の高い材料で、耐熱温度は250 ~ 360°Cに達することができます！フレキシブル回路基板として使用されるバイラル型PIは、全芳香型PIよりもやや耐熱性が低く、通常200°C程度である。

bismale型PIは優れた機械材料性能を持ち、極めて低い温度変化を持ち、高温環境の中で高度に安定した状態を維持することができ、クリープ変形が最小で、熱膨張率が低い！−200〜＋250℃の温度範囲では、材料の変化は小さい。また、ツインマレー型PIは優れた耐薬品性を有する。99°Cで5%塩酸に浸漬すれば、材料の引張強度保持率は一定の性能レベルを維持することができる。また、bismale型PIは優れた摩擦及び摩耗特性を有しており、摩耗しやすい用途に使用する際にもある程度の耐摩耗性を有していてもよい。

主な材料特性に加えて、FPCB基板の構造も重要な要素である。FPCBは絶縁及び保護材としての被覆膜（上層）であり、絶縁基材、圧延銅箔及び接着剤はFPCB全体を形成する。MPCBの基板材料は絶縁性を有する。通常、ポリエステル（PET）とポリイミド（PI）の2つの主要材料が使用される。PETまたはPIはそれぞれ、それ自体の利点／欠点を有する。

FPCB生産材料とプログラムにより端末の柔軟性が向上

FPCBは製品に多くの用途があるが、基本的には配線、プリント回路、コネクタ、多機能集積システムにすぎない。機能によって空間設計、形状変更、折りたたみ、曲げ設計、組み立てに分けることができ、FPCB設計は電子機器の静電干渉問題を防止するために使用することができる。フレキシブル基板を使用する場合、コストを考慮せずにフレキシブル基板上に生産品質を直接構造化すれば、設計体積が相対的に減少するだけでなく、基板の特性のために製品全体の体積も大幅に減少することができる。

FPCBの基板構造はかなり簡単で、主に上部保護層と中間配線層からなる。大規模な生産を行う場合、ソフトスポット回路基板は、プロセスアラインメントと後処理のための位置決め穴と整合することができる。FPCBの使用については、空間的ニーズに応じてプレートの形状を変更したり、折りたたんだりして使用することができます。多層構造が外層に抗EMIと帯電防止絶縁設計を採用していれば、フレキシブル回路基板も効率的なEMI問題を実現し、設計を改善することができます。

回路基板のキー回路上では、FPCBの最上層構造は銅であり、RA（圧延焼鈍銅）、ED（電着）などが含まれる。ED銅の製造コストは低いが、材料は破断や故障しやすい。圧延焼鈍銅の生産コストは相対的に高いが、柔軟性が優れている。そのため、高偏向状態で使用されるフレキシブル回路基板の多くはRA材料で作られている。

形成するFPCBについては、被覆層、圧延銅及び基板の異なる層を接着剤により接着する必要がある。一般的に使用される接着剤としては、アクリル酸及びモリブデンエポキシが挙げられる。主に2種類あります。エポキシ樹脂の耐熱性はアクリル樹脂より低く、主に家庭用品に用いられる。アクリル酸は高い耐熱性と高い接着強度の利点を持っているが、絶縁性と電気的性質が低く、FPCB製造構造では接着剤の厚さが全厚さの20 ~ 40ミクロンを占めている。

高度な曲げ用途には、補強設計と統合設計を使用して材料性能を向上させることができます。

FPCB製造プロセスでは、まず銅箔と基板を作製し、その後切断プロセスを行い、その後穿孔とめっき操作を行う。FPCBの孔を予め完成させた後、レジスト材料コーティングプロセスを開始し、コーティングプロセスを完了する。MPCBの露光及び現像プロセス、エッチングする回路は、予め処理され、露光及び現像処理が完了した後に溶媒エッチングされる。このとき、導電回路を形成するためにある程度エッチングした後、表面を洗浄して溶媒を除去する。接着剤をFPCB基層とエッチング銅箔の表面に均一に塗布し、その後カバー層を付着させた。

上記の操作が完了した後、FPCBは約80%完了しています。この場合も、ガイド溶接プロセスの開口部を増やすなど、FPCBの接続点を処理し、レーザー切断を使用するなど、FPCBの外観処理を行う必要があります。特定の外観の後、FPCBが硬軟複合板である場合、または機能モジュールとの溶接が必要である場合、その際に二次加工を行うか、補強板が設計されている。

FPCBは多くの用途があり、しかも作るのは難しくありません。FPCB自体だけでは、薄い回路は銅箔の断面積が小さいために小さくなりすぎるため、複雑でコンパクトな回路を作ることはできません。FPCBが曲がると内部回路が容易に切断されるため、複雑すぎる回路はコアHDI高密度多層板を使用して関連回路要件を処理することが多い。異なる機能搭載ボードのみを使用した大量のデータ転送インタフェースまたはデータI/O転送接続。FPCBを用いてボード接続を行う。