PCB技術 - FPC技術と材料開発と技術動向

FPCの基本構造

Aの基本構造 片面FPC. 伝統的なFPCの場合, 銅箔導体はポリイミドなどのベースフィルムにエポキシ樹脂などの接着剤を介して固定されている, それから、エッチングによって、形成される回路は、保護フィルムでおおわれている. この構造はエポキシ樹脂などの接着剤を使用する. この層組成の高い機械的信頼性のため, それはまだ今でも一般的に使用される標準構造の一つです. しかし, エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの接着剤の耐熱性は、ポリイミド樹脂マトリックスフィルムのそれより低い, so it becomes a bottleneck that determines the upper limit of the use temperature of the entire FPC (Bottle Neck).

この場合、低耐熱性のバインダーのFPC構造を除外する必要がある。この構成により、FPC全体の膜厚を最小にすることができ、曲げ抵抗のような機械的特性を大きく向上させることができるとともに、微細な回路や多層回路の形成を容易にすることができる。ポリイミド層と導電体層のみからなる接着剤フリー銅張積層材料が実用化され、様々な用途に適した材料の選択範囲が拡大している。

FPCには、両面スルーホール構造や多層構造のFPCもある。FPCの両面回路の基本構造は、剛性PCBとほぼ同じである。接着剤は層間接合に用いられる。しかし、最近の高性能FPCは接着剤を排除し、ポリイミド樹脂を用いて銅クラッド板を形成している。例が多い。fpc多層回路の層構成はプリント基板よりはるかに複雑である。多層剛性フレックスまたは多層フレックスと呼ばれる。層の数を増やすことは柔軟性を減少させ、曲げのための部分の層の数を減少させ、又は層間の接着を除去することにより、機械的運動の自由度を増大させることができる。多層硬質フレックスボードを製造するためには，多くの加熱工程が必要であり，使用する材料は耐熱性が高い。バインダーフリー銅張積層板の使用は増加している。

FPC技術 トレンド

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。両面回路や多層回路を接続する導体層間の貫通孔径も小さくなり、ホール径が100μm以下のホールが量産規模に達している。

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とビアホール直径に従って、高密度回路は、3つのタイプに大別される（2）高密度fpc；3）超高密度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ま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の基本構成材料

FPCの基本的な構成材料は、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、続いて導体を構成する銅張積層板および保護層材料である。

銅張積層板

多くのFPCメーカーは、しばしば銅クラッドラミネートの形で購入し、それからFPC製品にそれらを処理するための出発材料として銅クラッドラミネートを使用する。第1世代ポリイミドフィルムを用いたFPC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

鋳造工程は銅箔を原料とする。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。

両面銅クラッド板を製造するには、熱可塑性（ホットメルト）ポリイミド樹脂を用い、接着層上に銅箔を積層するホットプレス法を用いる。

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。

3）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。

この複合ポリイミドフィルムは、専門メーカーから市販されており、製造工程は比較的簡単である。銅張積層板を製造する場合、複合フィルムと銅箔とを積層し、高温でホットプレスする。設備投資は比較的少量で，少量や多品種の生産に適している。両面銅張積層板の製造も容易である。

Another important material element constituting the FPC is the protective layer (Cover Lay), そして、種々の保護材料が提案されている. 第1の実用的な保護層は、基板と同じ耐熱フィルムを被覆し、銅張積層板と同じ接着剤を使用することである. この構造の特徴は良い対称性, そして今でも市場の主要部分を占めている, 通常フィルムカバーレイという. しかし, この種の保護膜は処理工程の自動化が困難である, これは全体の製造コストを増加させる, そして、細かいウィンドウ処理を行うのは難しいからです, それは、必要性を満たすことができません 高密度SMT それが近年主流となっている.