フレキシブル基板について～プリント基板の知恵袋 by ユニクラフト

フレキシブル基板とは

フレキシブル基板とは回路に損傷を与えることなく、曲げたりねじったり出来る基板で、FPC（Flexible Printed Circuits）とも言われます。
この基板最大の特長は、薄さと柔らかさです。そのため折り曲げが可能で、機器内の三次元配線や、可動配線に対応できます。
また、リジッド基板（一般的な硬い基板）同様に部品搭載も可能であることから、身近な電子機器に数多く使われており、
スマートフォンやディスプレイなど、電子機器の小型・軽量化には欠かせない存在になっています。
メインの素材には薄膜状の絶縁体であるベースフィルムを使用し、その上に接着層と導体箔を貼りあわせた構造となっています。
リフローによって部品を実装できる点を活かすことで、リジット基板＋コネクタ＋ケーブルの3つの部材をフレキシブル基板1枚に集約できるということになり、
軽量化・省スペース化が可能となります。
そのため、モバイル機器、ウェアラブルデバイス、ロボット、ノートPC、デジタルカメラ等あらゆる用途に使われております。
なお、弊社では最近フラットケーブルの代わりに使用するフレキシブル基板の発注が増えております。

リジット基板との違い

製造工程は一般的な硬い基板であるリジット基板と基本的に同じで、銅張積層板の銅箔を科学エッチングして回路を形成します。
大きな違いとしては、回路表面の保護です。一般的にリジット基板はソルダーレジストを印刷しますが、
フレキシブル基板の場合はカバーレイといわれるプラスチックフィルムをラミネートします。
フレキシブル基板の色が黄色や茶色なのはこのカバーレイの色です。以下に層構成を図示します。

両面は片面に比べ、高密度化に優位、回路形成の自由度が高まる一方で、耐屈曲性やフレキシビリティは低下します。
また、上記層構成にありますように、一部分に補強板を使用することで、薄くて曲がりやすいがゆえに発生する問題
・コネクタ部分のはんだやパターンの剥がれ
・コネクタ部分の厚さ不足
・曲がることで隙間が出来て部品が剥がれる
これらを解決できます。
ちなみに補強版を貼付し固定するために使われるのが、熱硬化性接着フィルムであるボンディングシートです。
絶縁性と接着性に優れており、多層用や高速伝送用、補強板貼り付け用など用途によって様々な種類があります。

フレキシブル基板の実装工程

１ベーキング
FPCを構成しているポリイミドなどのベースフィルムやカバーレイ、および補強板やそれぞれの接着層は
大変吸湿しやすく、そのままでリフロー炉（部品をはんだで接着させるための加熱炉）にいれると、
基板が膨れたり、気泡の発生や導体の剥がれ・めくれが発生してしまいます。
そのため、事前に乾燥工程（ベーキング）を行います。
仕様によって様々ですが、大体80度～120度で30分～1時間程度です。

２キャリアボードへの貼り付け
柔軟性のあるフレキシブル基板に部品を実装する場合は、
キャリアボードと呼ばれる専用のパレットを基板機種ごとに作成し、そのパレットに基板を固定します。
固定して柔軟性を失くしたところで、次のはんだペースト印刷に進みます。

３はんだペースト印刷
自動機で印刷する場合、基板に配置されている認識マークを自動機のカメラが認識し、位置を合わせて行います。
この認識マークがない場合、他のシルク文字などで位置認識を取らざるを得なくなり、部品実装位置の精度が悪くなってしまいます。

４リフロー炉でのはんだ付け
FPC本体・補強板・接着剤などの構成次第では反りが大きく出てしまう恐れがあるので、事前に試作を行うこともあります。

５検査・試験
外観の目視検査、画像検査装置（AOI）による検査、X線検査、導通試験などを行います。

※ユニクラフトでは現在のところフレキシブル基板への部品実装や、フレキシブル基板用のメタルマスク製造は行っておりません。
フレキシブル基板単品での納品となります。
ご了承のほどよろしくお願いいたします。

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