PCB技術 - 機能設計のためのFPCB材料特性

FPCBの柔軟性により、様々な設計目的のための回路接続が可能になる。

消費電子製品におけるFPCBの使用が増加している。現在の市場の電子製品の外観設計に対するより高い要求に加えて、既存のPCBとHDI多層回路基板の材料制限は絶えず変化する外観構造を満たすことができない。適応設計は、FPCBの回路密度がPCBレベルに達していなくても、ほとんどの消費電子製品では低減できない重要な材料となっています。

FPCB材料は構造の柔軟性の面で、キャリアプレートの破断を心配することなく、さまざまな曲げ角度に適応できるようにし、フレキシブルな設計構造の下で、FPCBが電子製品の設計傾向に不可欠な重要な役割を果たすようにした。

FPCBは無限に曲げられない。過度に曲げたり引っ張られたりしないようにするために、銅箔には補強パッチが貼られることが多い。

MPCBは、複数の機能キャリアプレートを接続するフレキシブルプレートとして使用することができる。

大きなたわみ応用を必要とする特殊な構造モデリングに対して、FPCBは弾性レーザ切断を行い、FPCB材料により良い曲げ能力を持たせることができる。

FPCB材料特性

FPCBの製品特性は、柔らかい材料のほか、実際には軽く、配置が極めて薄い。構造は非常に軽く、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。

軟板の可撓性プラスチック基材と配線により、軟板は高すぎる伝導電流、電圧に対応できないため、大電力電子回路の応用において軟板の設計を見ることはほとんど不可能である。逆に、低電流、低消費電力の消費電子製品では、ソフトボードの使用量はかなり大きい。

軟板のコストは依然として重要材料PIによって制御されており、単位コストが高いため、製品を設計する際には、通常は軟板を主要な支持体板として使用せず、一部の応用には「軟」特性を必要とする重要な設計が必要である。例えば、上述した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、または光ディスクドライブの読み取りヘッドの電子回路のソフトボード材料は、移動して動作しなければならない電子部品や機能モジュールに起因しており、ハードボード材料は互換性がありません。この場合、フレキシブル回路の設計例が用いられる。

PIはポリイミドとも呼ばれる。その耐熱性や分子構造によって、PIは全芳香族PIや半芳香族PIなどの異なる構造に分けることができる。全芳香族PIはリニアタイプに属する。不溶性、不溶性、熱可塑性物質がある。不溶性材料の性能は生産過程で射出成形はできないが、材料は圧縮と焼結ができ、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は、ポリエーテルイミド中の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ラミネート成形、圧縮成形、またはトランスファー成形に使用することができる。

FPCB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では、PIはガスケット、ガスケット、シール材料として使用でき、双マレイン材料はフレキシブル多層回路基板の基材、全芳香族材料、有機材料として使用できる。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用いられる2馬型PIは、耐熱性が全芳香族PIよりやや低く、一般に200°C程度である。

双馬耳型PIは優れた機械性能を持ち、極めて低い温度変化、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、双馬耳型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レベルの性能を維持することができる。また、ダブルマウル型PIは優れた摩擦摩耗特性を有し、摩耗しやすい用途で使用する場合にも一定の耐摩耗性を持つことができる。

主な材料特性に加えて、FPCB基板の構造組成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を有し、全体のFPCB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にはそれぞれ長所と短所がある。

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。機能に応じて、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。フレキシブル回路基板の使用に伴い、製品品質がフレキシブル基板上に直接構造化されてコストを考慮しなければ、設計体積が相対的に減少するだけでなく、基板の特性により、全体の製品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導線層からなる。大量生産を行う場合、ソフトポイント回路基板は、製造プロセスのアライメントと後処理のための位置決め穴とともに使用することができる。FPCBの使用については、空間の必要に応じて回路基板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と静電抵抗分離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銅の製造コストはかなり低いが、材料は破断しやすく、故障しやすい。RA（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。したがって、高たわみ状態で使用されるフレキシブル回路基板の多くはRA材料である。

形成するFPCBには、異なる層の被覆層、圧延銅、および基材を接着剤で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樹脂が挙げられる。主に2つのタイプがあります。エポキシ樹脂の耐熱性はアクリル酸より低く、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があるが、絶縁性と電気的性質が悪く、FPCB製造構造では、接着剤の厚さが総厚さの20 ~ 40μm（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の孔が予め完成した後、フォト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。FPCB露光及び現像中にエッチング回路を前処理する。露光及び現像処理が完了した後、溶媒エッチングを行う。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。

上記の操作が完了すると、FPCBは約80%完了しました。この場合も、ガイド溶接プロセスの開口を増やすなど、FPCBの接続点を処理し、レーザーを使用して特定の外観を切断した後、FPCBが硬軟複合板である場合、または機能モジュールと溶接する必要がある場合は、2次加工を行ったり、補強板を設計したりする必要があります。

FPCBは用途が広く、生産するのは難しくない。ただしFPCB自体は、薄すぎる回路では銅箔の断面積が小さくなるため、複雑すぎる回路やコンパクトすぎる回路を生産することはできません。FPCBが曲がると内部回路が破断しやすいため、複雑すぎる回路の多くはコアHDI高密度多層板を使用して関連する回路要件を処理します。大量のデータ転送インタフェースまたは異なる機能キャリアボードへのデータI/O接続だけがFPCBを使用してボード接続を行う必要があります。