PCB技術 - リジットフレッキ基板に関する技術

リジットフレッキ基板は、新技術開発の道を歩む初心者の罠になる可能性があります。したがって、フレキシブル回路とリジッドフレックスボードの製造方法を理解することは非常に賢明です。このようにして、設計のエラーの隠れた危険性を簡単に見つけて、エラーが発生する前に防ぐことができます。では、これらのボードを作るために必要な基本的な材料を教えてください。

基板および保護層フィルム

まず、通常の硬質プリント回路基板について考えてみましょう。そのベース材料は通常、ガラス繊維とエポキシ樹脂です。実はこれらの素材は一種の繊維ですが、「リジッド」と呼んでいますが、1層抜くと弾力性が感じられます。エポキシ樹脂が硬化しているため、ボード層の剛性を高めることができます。柔軟性が不十分なため、一部の製品には適用できません。ただし、組み立てが簡単で、ボードが連続的に動かない多くの電子製品に適しています。

より多くのアプリケーションでは、エポキシ樹脂よりも柔軟なプラスチックフィルムが必要です。最も一般的に使用されている材料はポリイミド（PI）で、これは非常に柔らかくて丈夫で、簡単に裂いたり伸ばしたりすることはできません。また、熱安定性に優れ、リフローはんだ付け時の温度変化にも容易に耐えることができ、温度変動の過程では伸縮がほとんど見られません。

ポリエステル（PET）は、一般的に使用されているもう1つのフレキシブルリジットフレッキ基板材料です。ポリイミド（PI）フィルムと比較して、その耐熱性と温度変形はPIフィルムよりも劣っています。この材料は通常、プリント回路が柔らかいフィルムで包まれている低コストの電子機器で使用されます。PETは溶接はもちろんのこと、高温に耐えることができないため、このフレキシブル回路基板の製造には一般的にコールドプレスが使用されます。この時計付きラジオの表示部分は、このような柔軟な接続回路を使用しているため、このラジオが正常に動作しないことがよくあります。根本的な原因は、この低品質の接続です。したがって、リジッドフレックスボードの方がPIフィルムを選択することをお勧めします。他の材料も利用できますが、あまり使用されません。

PIフィルム、PETフィルム、薄いエポキシ樹脂、グラスファイバーコアは、フレキシブル回路に一般的に使用される材料です。さらに、回路は他の保護フィルム、通常はPIまたはPETフィルムも使用する必要があり、マスクソルダーマスクインクが使用されることもあります。ハードボード上の溶接層の保護回路と同じように、保護フィルムは導体を外部から絶縁し、腐食や損傷から導体を保護することができます。PIおよびPETフィルムの厚さは、1ミルから3ミルの範囲であり、そのうち1ミルまたは2ミルがより一般的に使用されます。ガラス繊維とエポキシの材料はより厚く、一般に2ミルから4ミルの範囲です。

印刷されたワイヤーは、上記のお金を節約する電子製品、通常はカーボンフィルムまたは銀ベースのインクで使用されますが、銅ワイヤーは依然として一般的な選択肢です。さまざまな用途に応じて、さまざまな形の銅箔を選択する必要があります。ワイヤとコネクタを交換するだけで製造時間とコストを削減する場合は、応答性の高い回路基板に適切に適用される電解銅箔が最適です。電解銅箔は、平面インダクタなどの銅スキンの達成可能な幅を得るために、銅の重量を増やして電流容量を増やす場合にも使用されます。

ご存知のように、銅は加工硬化と応力疲労が比較的少ないです。最終的な用途でリジットフレッキ基板を繰り返し折りたたんだりシフトしたりする必要がある場合は、高品質の圧延および強化銅箔（RA）を選択することをお勧めします。明らかに、圧延と強化の追加ステップはコストを増加させることになりますが、圧延と強化された銅箔は、疲労破壊が発生する前に、より多くの回数曲げたり折りたたんだりすることができます。また、必要なZたわみ方向の弾力性が向上し、曲がったり転がったりすることが多い用途では、長寿命化が実現します。圧延および強化プロセスにより、結晶粒構造が平面方向に伸長するためです。

図3：Blu-rayマシンでは、フレキシブル回路アプリケーションとレーザーとメイン回路基板間の接続。レーザーヘッドの回路基板上のフレキシブル回路は直角に曲げる必要があることに注意してください。ここでは、フレキシブル回路の接続を強化するために接着剤ビーズが使用されています。

通常、銅箔とPIフィルム（または他のフィルム）を接着するには接着剤が必要です。これは、従来のFR-4硬質ボードとは異なり、圧延および強化された銅箔の表面にバリが少なく、高温高圧を実現できないためです。 。良好な接着。デュポンなどのメーカーは、片面および両面の腐食性銅張積層板を提供しています。厚さ1/2ミルまたは1ミルのアクリルまたはエポキシベースの接着剤を使用します。この接着剤は、フレキシブル回路基板用に特別に開発されました。

PIフィルムへの銅の直接コーティングや蒸着などの新しい処理技術の導入により、「接着剤を含まない」ラミネートがますます一般的になっています。より細かいピッチとより小さなビアを必要とするリジットフレッキ基板では、フィルムを非常に有利に使用できます。

ソフトジョイントとハードジョイントに保護用接着剤ビーズを追加する必要がある場合は、シリコーン、ホットメルト接着剤、またはエポキシ樹脂を使用します。これにより、ソフトジョイントとハードジョイントの機械的強度が向上し、繰り返し使用しても応力疲労や裂け目が発生しなくなります。図3が最良の例です。

図4：典型的な単層フレキシブル回路基板スタック

使用されているフレキシブル回路基板またはリジッドフレックス回路基板の材料を明確に理解することは非常に重要です。メーカーに渡してもらうこともでき、用途に応じて自由に素材を選ぶことができますが、これは最終製品の故障の隠れた危険を生み出します。私の要約と比較して、Coombs、CF（Editor-in-Chief、2008） "Printed Circuit Handbook"、6th edition、2008 McGraw Hill、pp 61.30-61.24は、関連するコンテンツを詳細に説明しています。

リジットフレッキ基板の特性を理解することは、製品の機械部品の設計、評価、およびテストにも役立ちます。製品が自動車用に開発されている場合、高い製品信頼性と最小許容曲げ半径を達成するために正しい材料を使用できるように、熱放散、耐湿性、化学腐食、衝撃などの条件を注意深くシミュレートする必要があります。皮肉なことに、実用的なアプリケーションに柔軟で柔軟性のないボードを選択するように私たちを駆り立てて、それらはしばしば過酷な環境にさらされます。たとえば、低価格の民生用電子機器は、振動、落下、汗に悩まされることがよくあります。