PCB技術 - 回路基板技術動向

技術開発動向 FPC の技術動向 FPC材料.

FPCの最新技術動向

電子機器に使用されるfpcsは，用途とコンパクト性の多様化に伴い，高密度回路が必要であり，定性的な意味で高性能である。FPC回路密度の最近の変化この方法では、30μ以下の導体ピッチで片面回路を形成することができ、導体ピッチが50μ以下の両面回路も実用化されている。両面回路または多層回路を接続する導体層間のビアホールは小さくなり、100μm以下のビアホールを有するホールが量産規模に達した。

製造技術の立場から, 高密度回路の製造可能範囲. 回路ピッチおよびバイアホール直径によれば, high-density circuits are roughly divided into three types: (1) traditional FPC; (2) 高密度FPC; (3) ultra-高密度FPC.

従来の減法法では、150μmピッチ、ビアホール径15μmのFPCが量産されている。材料や処理装置の改良により、減算法でも30μmの回路ピッチを処理することができる。またCO 2レーザや化学エッチングなどのプロセスの導入により、直径50μmのビアホールの量産化、加工が可能となり、現在量産されている高密度FPCの大部分はこれらの技術で処理される。

しかし、ピッチが25μm以下であり、ビアホール径が50μm未満であれば、従来の技術を改良しても歩留りを高めることが困難であり、新たなプロセスや新材料を導入しなければならない。提案したプロセスには種々の処理方法があるが，電気成形（スパッタリング）技術を用いた半添加法が最適である。基本的なプロセスは異なりますが、使用する材料や補助材料も異なります。

一方，fpc接合技術の進歩にはfpcが高い信頼性を要求する。回路の高密度化に伴い，fpcsの性能が多様化と高性能化を進めてきた。これらの性能要件は、回路処理技術または使用される材料に関しては大きく依存する。

FPC製造工程

これまでのほぼ全てのFPC製造プロセスは、減法（エッチング法）で処理されてきた。通常、銅クラッド板を原料とし、フォトリソグラフィー法によりレジスト層を形成し、不要な銅表面をエッチング除去して回路導体を形成する。アンダーカットのような問題により、エッチング方法は微細回路の処理に制限を有する。

減算法に基づく高歩留りのマイクロ回路を処理したり維持したりすることは困難であるので，半添加法は有効な方法であると考えられ，様々な半添加法が提案されている。半加法法を用いたマイクロ回路処理の一例半添加工程はポリイミドフィルムで始まり、適当なキャリア上に液状のポリイミド樹脂を最初にキャスト（コート）してポリイミド膜を形成する。次に、ポリイミドベース膜上にシード層を形成するためのスパッタリング法を用いた後、フォトレジストによりシードレジスト層にレジストパターンを形成する。ブランク部は電気メッキされて導体回路を構成する。その後、レジスト層と不要なシード層を除去して第1層目の回路を形成する。第2の回路の第2のベース伝導のレイヤーとして、回路レイヤーの第2のレイヤーのためのホール、保護レイヤーまたは絶縁層を形成して、それからそれからスパッタリングして、播種レイヤーを形成するためにフォトリソグラフィを使用している回路の第1のレイヤー上の感光性ポリイミド樹脂を塗る。以上の工程を繰り返すことにより、多層回路を形成することができる。

この半加法法を用いて，5μmピッチと10μmのビアホールで超微細回路を加工することができる。半添加法を用いた超微細回路の製造の鍵は、絶縁層としての感光性ポリイミド樹脂の性能である。

FPCの基本構成材料

FPCの基本構成材料は、下地膜を構成するベースフィルムまたは耐熱性樹脂であり、続いて銅クラッド積層体とその導体を構成する保護層材料である。

FPCの下地膜材料は、初期のポリイミド膜から、はんだ付けに耐える耐熱フィルムである。第1世代ポリイミドフィルムは、高い吸湿性と大きな熱膨張係数のような問題を有し、高密度回路用の第2世代ポリイミド材料を使用する。

これまでのところ，第一世代ポリイミド膜に代わるfpc用耐熱フィルムを開発した。しかし、次の10年では、FPCの主材料であるポリイミド樹脂の位置は変化しないと考えられる。また，fpcの高性能化に伴い，ポリイミド樹脂の材料形態が変化し，新しい機能を有するポリイミド樹脂を開発する必要がある。

銅張積層板

多くのFPCメーカーは、しばしば銅張積層板の形態で購入し、銅クラッド積層材からFPC製品に加工する。第1世代ポリイミドフィルムを用いたFPC用銅クラッドシートまたは保護膜（カバーレイフィルム）は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の接着剤で形成されている。ここで使用されている接着剤の耐熱性はポリイミドのそれより低いので、FPCの耐熱性やその他の物性は制限される。

従来の接着剤を用いた銅張積層板の欠点を避けるため，高密度回路を含む高性能fpcsは接着剤フリー銅張積層板を使用した。これまでのところ多くの製造方法があったが、実用化には以下の3つの方法がある。

鋳造工程

鋳造工程は銅箔による。表面活性化銅箔上に直接液状のポリイミド樹脂を塗布し、熱処理してフィルムを形成する。ここで使用されるポリイミド樹脂は、銅箔への密着性が良好で寸法安定性に優れている必要があるが、これらの2つの要件を満たすポリイミド樹脂はない。まず、活性化された銅箔の表面に密着性の良いポリイミド樹脂（接着層）の薄層を塗布し、接着層（コア層）上に寸法安定性のあるポリイミド樹脂をある程度塗布する。これらのポリイミド樹脂の熱物性の違いにより、銅箔をエッチングすると、ベースフィルムに大きなピットが現れる。この現象を防止するために、コア層を接着層で被覆し、ベース層の良好な対称性を得る。

両面銅張積層板を製造するために、ホットメルトポリイミド樹脂を用い、接着層上にホットプレスにより銅箔を積層する。

2）スパッタリング／めっきプロセス

スパッタリング／メッキプロセスの出発材料は、寸法安定性の良い耐熱性フィルムである。最初のステップは、活性化ポリイミドフィルムの表面にシード層を形成するためにスパッタリングプロセスを使用することである。このシード層は、導体ベース層に対する接合強度を確保すると同時に、電気メッキのための導体層の役割を仮定することができる。通常、ニッケルまたはニッケル合金が使用される。導電性を確保するために、ニッケル又はニッケル合金層上に銅の薄い層をスパッタリングし、次いで、銅を所定の厚さに電気メッキする。

ホットプレス法

ホットプレス法は耐熱性ポリイミドフィルムの表面に熱可塑性樹脂（熱可塑性接着剤）を塗布し、高温でホットメルト樹脂上に銅箔を積層する方法である。ここでは複合ポリイミド膜を用いる。

6つの結論

需要 FPC 急速に増加している, 回路密度は増加を続けている, また、製造技術も向上し、年々進歩している. 急成長 FPC 母材, 保護層と層間絶縁材料は今後もポリイミド樹脂を中心とする.

fpcの高性能・高密度化に伴い，高性能ポリアミド樹脂フィルムの開発だけでなく，さらに多様な製品形態の開発が求められている。