PCB技術 - FPCソフトボードプロセスの紹介

FPCフレキシブル基板は、フレキシブル基板を用いて配線密度が高く、軽量で、厚みが薄いなどの特徴を備えている。極めて高い信頼性と優れた曲げ可能性を兼ね備えています。FPCボードは私たちの日常生活にますます多くの応用が行われていますが、FPCボード生産プロセスを知っていますか。

片面FPCプロセス

材料オープン→穴あけ→ドライフィルム貼付→位置合わせ→露光→現像→エッチング→脱膜→表面処理→被覆フィルム貼付→プレス→硬化→表面処理→沈ニッケル金→印字元→せん断→電気測定→打ち抜き→最終検査→包装→出荷

両面FPCプロセス

材料オープン→穴あけ→PTH→めっき→前処理→ドライフィルム貼付→位置合わせ→露光→現像→パターンめっき→脱膜→前処理→ドライフィルム貼付→位置合わせ露光→現像→エッチング→脱膜→表面処理→被覆フィルム貼付→プレス→硬化→沈ニッケル金→印字元→せん断→電気測定→打ち抜き→最終検査→包装→出荷

FPCソフトボードの生産プロセスについては、ダウンロードすることもできます：FPCソフトボードの生産プロセスの説明

FPC軟板の製造工程

FPC生産プロセスの一部説明

1、FPC軟板オープン

FPCソフトボードに使用される材料は、一部の材料を除いて基本的にロール状である。したがって、すべての工程がリールプロセスで加工されなければならないわけではなく、両面FPC軟板の金属化孔の穿孔など、シート状に裁断しなければ加工できない工程もあり、現在ではシート状に穿孔することしかできないため、両面FPC軟板の最初の工程は開材である。フレキシブル銅被覆箔積層板は外力の受け入れ能力が極めて悪く、傷つきやすい。材料投入時に損傷を受けると、以降の各工程の合格率に深刻な影響を与える。これにより、見た目が非常に簡単な材料であっても、材料の品質を保証するためには、十分に重視しなければならない。量が少ない場合は、ハンドカッターまたはホブカッター、大量量、自動カッターを使用することができます。片面、両面銅箔積層板、被覆膜にかかわらず、開剤寸法の精度は±0.33に達することができる。オープン材料の信頼性は高く、オープン材料は自動的に整然と積み重ねられ、出口では人が受け取る必要はありません。材料への損傷を最小限に抑えることができ、送りローラの寸法の変化により、材料にしわや傷がほとんど発生しない。さらに最新の装置では、リボン巻取りプロセスでエッチングされたFPCソフトプレートを自動裁断することもでき、光学センサを利用して腐食位置決めパターンを検出し、自動裁断位置決めを行うことができ、裁断精度は0.3 mmに達するが、このような裁断材料の枠を後工程の位置決めとすることはできない。

2、FPCドリル導通孔

FPC軟板の貫通孔は剛性FPCと同様にNCドリルでも可能であるが、リール両面金属化孔回路の孔加工には適していない。回路パターンの高密度化と金属化孔の小孔径化に伴い、NCドリルの孔径には一定の限界があり、現在多くの新しいドリル技術が実用化されている。これらの新しい穴あけ技術には、エレクトロスラリー穴あけ、レーザー穴あけ、微小孔径の穴あけ、化学穴あけなどが含まれており、これらの穴あけ技術はデジタル制御穴あけよりも巻帯技術の穴あけ要求を満たしやすい。

3、数値制御ドリル穴

両面FPCソフトプレートにおけるドリル穴の大部分は現在もNCボール盤でドリルされており、NCボール盤と剛性FPCで使用されているNCボール盤は基本的に同じですが、ドリル穴の条件は異なります。FPCソフトプレートは薄く、複数枚重ねてドリルすることができ、ドリル条件が良ければ10〜15枚重ねてドリルすることができる。当て板及びカバー板は、紙ベースフェノールラミネート板又はボースクロスエポキシラミネート板を用いてもよく、また、厚さ0.2〜0.4 mmのアルミニウム板を完全に用いてもよい。FPCソフトプレートに使用されるドリルは市販されており、剛性FPCドリル用のドリル及びフライス外形用のフライスもFPCソフトプレートに使用することができる。

ドリル、フライス被覆膜、補強板の外形などの加工条件は基本的に同じであるが、FPC軟板材料に使用される接着剤は柔軟であるため、ドリルに付着しやすく、頻繁にドリルの状態を検査する必要があり、しかも適切にドリルの回転速度を高める必要がある。多層FPCソフトボードまたは多層剛性FPCのドリル穴には特に注意しなければならない。

4、FPCパンチ

パンチ微小孔径は新技術ではなく、大量生産としてすでに使用されている。リールベルトプロセスが連続生産であることから、パンチを用いてリールベルトを加工するスルーホールにも多くの例がある。しかし、バッチパンチ技術はパンチ直径0.6～0.8 mmの穴に限られ、NCドリル盤の穴に比べて加工周期が長く、人工操作が必要で、最初の工程で加工された寸法が大きいため、パンチの金型もそれに応じて大きくなるため、金型の価格は非常に高く、大量生産はコスト削減に有利であるが、設備の減価償却負担が大きく、小ロット生産と柔軟性はNCドリルと競争できない、だから今でも普及していない。

しかし、ここ数年、パンチ技術の金型精密化とNCドリルの両面で大きな進歩を遂げており、FPCソフトボードへのパンチの実用化は十分に実行可能である。最新の金型製造技術では、基材厚25 umを打ち抜くことができる無接着剤型銅張積層板の直径75 umの穴を製造することができ、打ち抜きの信頼性もかなり高く、打ち抜き条件が適切であれば直径50 umの穴を打ち抜くこともできる。パンチ装置もデジタル化されており、金型も小型化できるため、FPCソフトボードパンチによく応用でき、デジタルドリルとパンチはブラインド加工には使用できない。

5、FPCレーザーボーリング

レーザーを用いて最も微細な貫通孔を掘削することができ、FPC軟板の貫通孔に用いられるレーザー掘削機には、エキシマレーザー掘削機、衝撃式二酸化炭素レーザー掘削機、YAG（イットリウムアルミニウムガーネット）レーザー掘削機、アルゴンレーザー掘削機などがある。

衝撃式二酸化炭素レーザー掘削機は基材の絶縁層にのみドリル加工を行うことができ、YAGレーザー掘削機は基材の絶縁層と銅箔にドリル加工を行うことができ、絶縁層をドリルする速度は明らかに銅箔をドリルする速度より速く、同じレーザー掘削機だけで既存のドリル加工を行う生産効率は高くあり得ない。一般的には、まず銅箔をエッチングし、まず孔のパターンを形成し、その後絶縁層を除去して貫通孔を形成することで、レーザーは極めて微小な孔径の孔を掘削することができる。しかし、この場合は上下穴の位置精度によってドリル穴の穴径が制約される可能性がある。盲穴をあけるのであれば、片面の銅箔をエッチングすれば、上下位置精度の問題はない。このプロセスは、以下に述べる電気スラリーエッチングホール及び化学エッチングホールと同じである。

現在のエキシマレーザー加工された穴は最も微細である。エキシマレーザーは紫外線であり、下地層樹脂の構造を直接破壊し、樹脂分子を離散させ、発生する熱は極めて小さいため、熱による孔周囲の損傷の程度を最小範囲に制限することができ、孔壁は滑らかで垂直である。雷ビームをさらに小さくすることができれば、直径10〜20 umの穴を加工することができる。もちろん板厚孔径比が大きいほど、湿式銅めっきも難しくなる。エキシマレーザー技術による穴あけの問題は、高分子の分解によってカーボンブラックが穴壁に付着することがあるため、めっきの前に表面を洗浄してカーボンブラックを除去する手段が必要である。しかし、レーザー加工による盲穴の場合、レーザーの均一性にも一定の問題があり、竹状残留物が発生する。

エキシマレーザーの最大の難点は、掘削速度が遅く、加工コストが高すぎることです。したがって、高精度、高信頼性の微小孔に用いられる加工に限定される。

衝撃式二酸化炭素レーザーは一般的に二酸化炭素ガスをレーザー源とし、放射するのは赤外線であり、誘導エキシマレーザーによる熱効果による燃焼分解樹脂分子とは異なり、それは熱分解に属し、加工された孔の形状は誘導エキシマレーザーに比べてはるかに劣り、加工可能な孔径は基本的に70〜100 umであるが、加工速度は誘導エキシマレーザーレーザーよりもはるかに速く、掘削のコストもはるかに低い。それでも、以下に述べる電気スラリーエッチングホール法や化学エッチングホール法よりも加工コストがはるかに高く、特に組織面積ホール数が多い場合はなおさらである。

衝撃式二酸化炭素レーザーは盲孔を加工する場合、レーザーは銅箔表面にしか発射できず、表面の有機物を完全に除去する必要はなく、銅表面を安定的に洗浄するために、化学エッチングまたは電気パルプエッチングを後処理としなければならないことに注意しなければならない。技術的可能性から考えると、レーザー穴あけ技術は巻帯技術に用いるのは基本的に困難ではないが、工程のバランスと設備の投資が占める割合を考慮すると、優位ではないが、テープウェハ自動溶接技術（TAB、Tape Automated Bonding）は幅が狭く、巻帯技術を採用することで穴あけ速度を高めることができ、この点で実際の例がある。

6、穴の金属化

FPC軟板の細孔金属化は、剛性FPCの細孔金属プロセスと基本的に同じである。

近年、置換化学めっきが出現し、炭素導電層を形成する技術を用いた直接めっき技術が採用されている。FPC軟板の細孔金属化もこの技術を導入した。

FPC軟板はその柔軟さから、特別な固定治具が必要であり、治具はFPC軟板を固定できるだけでなく、めっき液中でも安定しなければならない。そうしないと、銅めっきの厚さが均一ではなく、エッチング工程において断線とブリッジを引き起こす重要な原因でもある。均一な銅めっき層を得るには、FPC軟板を治具内で緊張させ、電極の位置や形状を工夫する必要がある。

孔金属化外注加工は、FPC軟板の孔化経験のない工場に外注することをできるだけ避けなければならない。FPC軟板専用のめっき線がなければ、孔化品質は保証できない。

FPCソフトボード

FPCソフトボード

7、銅箔表面の洗浄

レジストマスクの付着力を高めるためには、レジストマスクを塗布する前に銅箔表面を洗浄する必要があり、このような簡単な工程でもFPC軟板には特に注意が必要である。

一般的に洗浄には化学洗浄技術と機械研磨技術があり、精密図形を製造する場合、多くの場合は2種類の清流技術を結合して表面処理を行う。機械研磨にはブラシを使用する方法があり、ブラシ材料が硬すぎると銅箔に損傷を与え、柔らかすぎると研磨が不十分になる。一般的にナイロンブラシを使用しており、ブラシの長さと硬さをよく研究しなければならない。2本のブラシローラを使用してベルトコンベアの上に置き、回転方向はベルトコンベアとは逆方向になるが、このときブラシローラの圧力が大きすぎると、基材が大きな張力を受けて伸びてしまうことが寸法変化を引き起こす重要な原因の1つである。

銅箔の表面処理が不潔であると、レジストマスクとの密着力が悪くなり、エッチング工程の歩留まりが低下する。最近では銅箔板の品質向上により、片面回路の場合は表面洗浄工程を省略してもよい。ただし100μ m以下の精密パターンは、表面洗浄が不可欠な工程である。

エッチングレジストの塗布−両面FPCプロセス技術：エッチングレジストの塗布方法は回路パターンの精度と収量によって以下の3つの方法に分けられる：スクリーンインプリント法、ドライフィルム/感光法、液状エッチングレジスト感光法。

レジストインキはスクリーンインプリント法を用いて直接銅箔表面に線路図形をインプリントすることが最も一般的な技術であり、大量生産に適しており、コストが安い。形成された線路パターンの精度は線幅/間隔0.2～0.3 mmに達することができるが、より精密なパターンには適していない。微細化に伴い、この方法は徐々に適応できなくなってきた。以下に述べるドライフィルム法に比べて一定の技術を持つ作業者が必要であり、作業者は長年の培養を経なければならないが、これは不利な要素である。

ドライフィルム法は設備、条件が整っていれば70〜80μ mの線幅パターン。現在、0.3 mm以下の精密パターンのほとんどはドライフィルム法でレジスト線路パターンを形成することができる。乾燥フィルムを用い、その厚みは15〜25μ m、条件付き許容、ロットレベル30～40作成可能μ m線幅のパターン。

ドライフィルムを選択する場合は、銅箔板、プロセスとの整合性に基づいて試験により決定しなければならない。実験の水準は良い分解能があっても、大量生産に使用する際に高い合格率が得られるとは限らない。FPC軟板は薄くて曲がりやすく、硬いドライフィルムを選択すると脆くて追従性が悪いため、クラックやはがれが発生してエッチングの歩留まりが低下する。

乾燥フィルムはロール状で、生産設備と作業が簡単です。ドライフィルムは、薄いポリエステル保護フィルム、フォトレジストフィルム、厚いポリエステル離型フィルムなどの3層構造からなる。フィルムを貼り付ける前にまず離型フィルム（セパレータとも呼ばれる）をはがし、それを熱ローラーで銅箔の表面に貼り付け、現像前に上面保護フィルム（キャリアフィルムまたはカバーフィルムとも呼ばれる）をはがし、一般的にFPC軟板の両側にガイド位置決め穴があり、乾燥フィルムはフィルムを貼り付けるフレキシブル銅箔板より少し狭いことができる。FPC用の自動ラミネート装置はFPC軟板のラミネートには適用されず、部分的な設計変更が必要である。乾燥フィルム貼膜は他の工程に比べて線速度が大きいため、多くの工場では自動化された貼膜ではなく、手動の貼膜を採用している。

乾燥フィルムを貼り付けた後、安定させるために、1 5〜20 min放置してから露光を行う。

ラインパターン線幅が30の場合μ m以下、ドライフィルムでパターンを形成すると、合格率が明らかに低下する。量産時にはドライフィルムを使用せず、液状フォトレジストエッチング剤を使用するのが一般的である。塗布条件によって塗布の厚みが変化するが、塗布厚み5〜15μ mの液状フォトレジストを5μ m厚の銅箔上で、実験室のレベルは10をエッチングすることができるμ m以下の線幅。

液体フォトレジストは、塗布後に乾燥と焼成を行わなければならず、この熱処理によりエッチング膜の効能に大きな影響を与えるため、乾燥条件を厳格に制御しなければならない。

以上はアイビー回路が共有するFPCソフトボードのプロセスの紹介説明で、より多くの情報を理解し、交流を歓迎します。