フレキシブルプリント基板ソリューション: 片面、両面、多層、およびビルドアップフレキシブルプリント基板

AP 8515R, AP 9111R, AP 8525R, AP 9121R, AP 8535R, AP 9131R, AP 8545R, AP 9141R 材料
PI（ポリイミドカプトン）フレキシブル基板は、片面、両面、多層構造が可能で、スルーホールメッキ（PTH）やレーザー加工による微細ビア（Micro-via）を採用することができます

フレキシブル基板

フレキシブルプリント回路（FPC）は、もともと従来のワイヤハーネスの代替品として設計されました。現在、IoT、コネクティビティ、モビリティ、ウェアラブル、小型化などのトレンドが、ほぼすべての産業におけるフレキシブルプリント回路の需要と使用の急速な成長を促進しています。純粋な形でのフレキシブル回路は、非常に薄い誘電体フィルムの層に挟まれた膨大な数の導体の集合体です。

フレキシブルプリント回路基板（FPC）は、3D小型化において最高水準の性能を提供します。非常に小さな曲げ半径と超高密度配線技術（Ultra-HDI）の組み合わせにより、ますます小型で高集積なデバイスの構築を可能にしています。この技術は、小型のウェアラブルデバイスを実現するだけでなく、高信号密度も提供します。

Benchuang Electronicsは、この分野で長年市場をリードしており、1層から8層のフレキシブル回路を製造しています。当社は、厚さ12.5µm（0.5ミル）のポリイミド箔や、厚さ12.5µm（0.5ミル）から始まる接着剤ボンドプレグを使用しています。最新鋭の設備により、高出力、信頼性、再現性の高いFPCを生産する能力を有しています。誘電体の厚さに応じて、レーザーで穴開けされたブラインドビアの直径は30µm（1.4ミル）まで小さくでき、その後のめっき工程で銅で充填することが可能です。このめっき技術により、積層ビアやビアインパッド構造の使用が可能となっています。

当社の年間生産能力は、シングル、両面、多層、およびリジッドフレックス回路で数百万平方フィートを超えます。幅広いフレキシブル材料を処理し、顧客の増大するニーズに迅速に対応できるカスタマイズソリューションを提供しています。

フレキシブル基板の対応能力

片面フレキシブル基板および両面フレキシブル基板
3層から16層までの多層フレキシブル基板
銅箔厚さ：1/4オンス～7オンス
長さ：2フィートから40フィートまで、リクエストに応じてそれ以上も可能
最大幅：20インチ
接着剤付き構造および接着剤なし構造
PIフィルム基材
低コストのロール・トゥ・ロール製造
ファインライン銅エッチング導体
写真成形可能なソルダーレジスト
ラミネートカバーライ誘電体
表面仕上げ：
- OSP
- イマージョンシルバー
- イマージョンティン
- 電解ニッケルゴールドめっき
- ENIG
- ENEPIG
選択的に追加可能な各種サポート材料：
- メタルヒートシンク
- フィルムリジッド補強材
- ポリイミド、アルミニウム、ステンレススチール
- リリースフィルム
- EMIシールド
- 成形プラスチックアセンブリ

フレキシブル基板の曲げ半径

IPC-2223Bでは、曲げ半径の計算ルールを次のように説明しています：
FPCB銅の伸び限界を超えないようにすることを主な目的としています。

フレキシブル基板の最小曲げ半径

EB= % Copper Elongation desired
Rolled Annealed max. ≤16%
Electro-deposited max. ≤11%
Flex to install applications ≈3%
Dynamic flex applications ≈0.3%
Disk drive applications ≈0.1%
R = radius of fold
c = copper thickness
D = dielectric thickness with adhesive
d = flexible clad dielectrics thickness
(Central “adhesive+PI+adhesive” for double side)

片面フレキシブル基板のカバーライを含む計算例

R = c/2 x [(100-EB)/EB] – D

両面フレキシブル基板のカバーライを含む計算例

R = (d/2 + c) x [(100-EB)/EB] – D

フレキシブル基板の最小曲げ半径の計算方法

フレキシブルプリント基板の材料

フレキシブル基板の材料は、設計および運用上の複数の目標をサポートする必要があります。これには、静的または動的な屈曲、標準的なアセンブリプロセスを通過する能力、高い歩留まりを持つ簡素な製造手順のサポートが含まれます。フレキシブル基板の材料は一見すると特殊に見えるかもしれませんが、大量生産に使用される材料セットは比較的限られています。

基板とカバーライフィルム

一般的なリジッドプリント基板で使用される基材は、エポキシ樹脂に浸漬された織りガラスファイバーです。これは布のような素材で、これらは「リジッド」と呼ばれていますが、単一のラミネート層を取り出すと、ある程度の弾力性を持っています。基板が硬くなるのは、硬化したエポキシ樹脂によるものです。エポキシ樹脂を使用しているため、これらはしばしば「有機リジッドプリント基板」と呼ばれます。しかし、この素材は多くの用途には柔軟性が不足していますが、移動がほとんどない簡単な組み立てには適しています。

フレキシブル基板の基材として最も一般的に使用されるのはポリイミドです。この素材は非常に柔軟で、非常に耐久性があり、極めて高温に耐性があります。

大多数のフレックス回路アプリケーションでは、通常のネットワークエポキシ樹脂よりも柔軟性の高いプラスチックが求められます。最も一般的な選択肢はポリイミドで、非常に柔軟で、非常に堅牢（手で引き裂いたり、明らかに引き伸ばしたりすることができず、製品の組立工程にも耐性があります）、また非常に高温に耐性があります。これにより、複数回のはんだ付けリフローサイクルに耐えることができ、温度変動による膨張・収縮にも比較的安定しています。

ポリエステル（PET）は、もう一つの一般的に使用されるフレックス回路材料ですが、高温に対してはんだ付けができるほどの耐性を持っていません。これは非常に低コストな電子機器で使用されているのを見たことがありますが、その場合、フレキシブル部分に印刷された導体があり（PETはラミネートの熱に耐えられなかったため）、当然ながらはんだ付けは行われておらず、代わりに同軸導電性エラストマーによる粗い圧力で接続されていました。

問題の製品（時計ラジオ）のディスプレイは、フレックス回路接続の品質が低いため、うまく動作しませんでした。したがって、リジッドフレックス基板の場合、ポリイミドフィルムを使用することが一般的です（他の材料もありますが、あまり使用されません）。

ポリイミド（PI）およびポリエステル（PET）フィルム、さらに薄いフレキシブルエポキシ・ガラスファイバーコアは、フレックス回路の一般的な基板を形成します。回路はその後、追加のフィルム（通常はPIまたはPET、時にはフレキシブルはんだマスクインク）でカバーレイを形成します。カバーレイは、リジッド基板のはんだマスクと同様に、外部の導体を絶縁し、腐食や損傷から保護します。ポリイミドとポリエステルフィルムの厚さは、0.33ミルから3ミルの範囲で、1ミルまたは2ミルが一般的です。ガラスファイバーとエポキシ基材は、比較的厚く、2ミルから4ミルの範囲です。

DuPont AP無接着フレキシブルプリント基板材料

Product	KKapton® Thickness	Copper Thickness
AP8515	.001″	1/2 ounce (.0007″)
AP9111	.001″	1 ounce (.00014″)
AP9212	.001″	2 ounce (.00028″)
AP8525	.002″	1/2 ounce (.0007″)
AP9121	.002″	1 ounce (.00014″)
AP9222	.002″	2 ounce (.00028″)
AP8535	.003″	1/2 ounce (.0007″)
AP9131	.003″	1 ounce (.00014″)
AP9232	.003″	2 ounce (.00028″)
AP8545	.004″	1/2 ounce (.0007″)
AP9141	.004″	1 ounce (.00014″)
AP9242	.004″	2 ounce (.00028″)
AP8555	.005″	1/2 ounce (.0007″)
AP9151	.005″	1 ounce (.00014″)
AP9252	.005″	2 ounce (.00028″)
AP8565	.006″	1/2 ounce (.0007″)
AP9161	.006″	1 ounce (.00014″)
AP9262	.006″	2 ounce (.00028″)

曲げ可能な回路基板構造

フレキシブル回路は、通常、他の電気サブシステムを包み込んだり、機器のエンクロージャー内部に密着して配置されたりする設計が含まれます。そのため、これらの用途に一般的に使用される材料には、特定の機械的、熱的、化学的特性が求められます。目指す性能（機械的強度、耐熱性、曲げ特性など）に応じて、層構造を適応させることが可能です。

片面フレキシブルプリント回路基板（シングルサイドFPCB）

片面フレキシブルプリント配線板は、1つの導電層（片面導体パターン）のみを持ち、スルーホール内にめっきが施されていない構造です。設計には以下が含まれる場合があります：
· 熱放散を向上させるためのシールド
· 基板を補強するためのリジッド補強材（スティフナー）

カバー層は、カバーライ（coverlay）、カバーコート（covercoat）、またはそれらの組み合わせを異なるエリアで使用することが可能です。

両面フレキシブルプリント回路基板（ダブルサイドFPCB）

両面フレキシブルプリント配線板は、基板の両側に導体パターンを持つ構造です。設計には以下が含まれる場合があります：

· ベース材料に穴を開けてめっきを施し、両側の導体パターンを電気的に接続
· 熱放散を向上させるためのシールド
· 基板を補強するためのスティフナー

カバー層は、片面基板と同様に、カバーライ、カバーコート、または両方を異なるエリアで使用可能です。

特に底面に銅エリアを持つダブルレイヤー設計は、主にLEDなどの上面部品からの熱を効果的に放散します。このエリアをGNDに設定することで、電磁適合性（CEM）も向上します。

多層フレキシブルプリント回路基板（マルチレイヤーフレックスPCB）

このタイプのフレキシブルプリント配線板は、多層構造（3層以上の導体層）を持ち、スルーホールめっきが必要です。以下の種類のビアを使用できます：
· スルービア
· 埋め込みビア（バリードビア）
· 盲孔ビア（ブラインドビア）

4層フレキシブル基板（4レイヤーフレックスPCB）

4層フレックス回路は、4つの導電性銅層で構成されています。

動的用途の場合：曲げ半径は完成基板の厚さの100倍以上にする必要があります。

曲げ領域に配線がない場合：曲げの柔軟性を高めるため、30ミル以上の半径を持つ円形のカットアウトを挿入してください。これにより、変形する必要のある材料量を最小化し、柔軟性が向上します。

注意点：
o 曲げ領域内にスルーホールめっきや部品を配置しないでください。
o スルーホールめっきは、曲げ領域から少なくとも20ミル離して配置してください。

フレキシブルPCBの製造

フレキシブルLED基板

LEDストリップは基本的に電気的接続を持つ個別の回路基板です。多くの場合、フレキシブルPCBがこれらのストリップの基板として使用され、SMD LEDが取り付けられています。言い換えれば、フレキシブルPCBは基板として機能し、メーカーはその上にSMD LEDを実装します。この基板材料は柔軟な構造を提供するだけでなく、動作中に各LEDから発生する熱を放散する役割も果たします。

LEDストリップの高い柔軟性により、ストリップを任意の形状に成形することができます。一般的にLEDストリップは5メートルのリールとして販売されています。

熱管理

フレキシブルLED回路は、以下のいずれかまたは複数を使用して、重要なコンポーネント（または動作エリア）から補助スペースに熱を伝達します：

· 金属ヒートシンク
· 金属コア（アルミニウム、銅など）
· 熱伝導性誘電体（Stabl-Cor、グラフェン）
· ヘビー銅プレーン層

フレキシブルLEDの特長

· より良い熱伝導性を提供し、高い柔軟性を実現
· はんだ付けの負担を軽減
· パレット化されたタブルート配列により、量産組立プロセス中に複数の部品を同時に簡単に組み立てることが可能

透明フレキシブルPCB

新しい電気・電子機器には異なるPCB仕様が適用されます。フレキシブルPCBは、基板としてポリアミド（Polyimide）、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）、または透明導電性ポリエステルシートを使用して製造されることが多いです。このため、透明なセラミック基板、透明回路基板、アルミPCBが組み込まれることが一般的であり、「透明基板」の概念が維持されています。透明PCBは市場に長らく存在してきました。

PET薄膜で作られたフレキシブルPCB（FPC）は透明です。PET材料は、クリアホワイト、ライトブルー、グリーン、その他いくつかの色で提供されます。透明FPCは、透明なPET材料を使用することで、従来のフレキシブルPCBと区別されます。

特定の透明フレキシブルPCBでは、電気トレースやパッドが見える構造になっています。一部の透明フレキシブルPCBでは、完全に透明な導電トレースを採用しています。このような回路は、革新的な製造技術を使用して、2枚の透明な材料の間に保護され、外部からはほとんど見えない状態になります。

技術仕様

透明度は94.36%から100%の範囲で提供可能です。
透明回路基板の層数は1層から10層まで対応可能です。
完成した透明フレキシブルPCBの厚さは0.1mmから0.6mmです。
銅箔の厚さは17.5μmから70μmの範囲です。
表面仕上げには、浸錫（Immersion Tin）、浸銀（Immersion Silver）、ENIG、OSP、ENEPIGなどの様々な処理が含まれます。
レーザーによるブラインドホールの最小直径は0.075mmです。
機械式ドリルホールの最小直径は0.1mmです。
必要な線幅は0.035mmです。
線間距離は少なくとも0.035mm必要です。
ブラインドホールのアスペクト比は最大で0.8まで対応可能です。
層間の位置合わせ精度は少なくとも0.05mmが必要です。
はんだ付け時の耐熱性は、最大260°Cで5秒間耐えることが可能です。
必要な接着強度は490 N/mです。
ガラス転移温度は最大300°Cです。
動作温度範囲は-25°Cから+75°Cです。

彫刻型フレキシブル回路

彫刻型フレキシブル回路には、スルーホールコネクタとして作られた彫刻型ピンが使用されています。彫刻された端子ピンはポリイミド基材の境界を越えて組み込まれ、拡張されます。これらのピンはPCBの一連の穴に差し込まれ、その後はんだ付けされます。この回路設計は、表面実装パッドにもはんだ付けすることができます。彫刻型フレキシブル回路は、ZIFコネクタの必要性とコストを排除するために選ばれることがよくあります。

彫刻型ジャンパー

これらの彫刻型ジャンパーは、接続部分が厚く硬い銅から作られており、ジャンパーのフレキシブル部分の導体の延長として完全に統合されている点が特徴です。これにより接続の信頼性が最大限に確保されます。

彫刻型ジャンパーは、厚い銅板（一般的には250µm厚、他のオプションもあり）を使用したリジッドPCBを利用し、フレキシブルである必要のある部分では厚さを減らします。同時に、高電力導体と端子のために銅の全厚が保持されます。その後、各表面に絶縁膜が適用されます。

彫刻型フレキシブル回路の特徴

フィンガーは導体パターンの一部として統合されている
任意のピッチおよびマッチングボードの構成に合わせてカスタマイズ可能
直線または成形された接点が利用可能
支持されていない終端トレース
端子点は厚く、コネクタとして直接使用可能
機械的な接続点を排除し、接続の信頼性を向上

フレキシブルPCBサプライヤー

厚銅フレキシブルPCB

さまざまな銅の厚さ（最大500µm）で提供される差動銅PCBは、さまざまな機械的および電気的特性に対する非常に特定のニーズを満たすことができます。差動エッチングプロセスを使用することで、柔軟性が求められる領域の導体の厚さを減らし、高出力導体および端子のために銅の元の厚さを維持することができます。その後、各面に絶縁膜が適用され、選択された領域では両面の銅がアクセス可能な状態が維持されます。

超微細線フレキシブルPCB

小型のデバイスには小型の回路が必要であり、多くの場合、使用中に曲げることができるほど柔軟な回路でなければなりません。硬直したプリント基板とは異なり、フレキシブル回路は、使用中に動きを許容する柔軟なプラスチック基板上にコンポーネントを搭載しています。

極端な温度に耐え、繰り返し使用に耐え、25µmの細いラインとスペースを持つ高密度のフレキシブル回路を設計・製造することは、容易な作業ではありません。さらに、この作業を20日以内で、最小ロット1ユニットで達成するには、膨大な経験とチームワークが必要です。

高密度相互接続（HDI）PCB技術、特に微細なラインとスペース（1.5ミル以下）は、次世代の携帯型電子機器に不可欠な技術です。この技術は、回路基板のサイズ縮小、配線の増加、製造コストの削減など、従来技術に対して多くの利点を提供します

微細線フレキシブルPCBの特徴

接着剤なし構造により、より堅牢で薄く、軽量で柔軟な回路を実現
高密度回路：トレースとスペースの最小値は1.5ミルまで対応
高密度の2層フレキシブル回路向けに、マイクロビアの最小直径は0.002インチ
金と錫のリードの選択的めっきにより、同じ全ポリイミドフレキシブル回路上で複数の接続方法が可能
ベリリウム、銅、ステンレス鋼、ニッケルなどの代替回路層材料を使用することで、独自のアプリケーションで最適な性能を発揮
鉛および鉛フリー組立

超薄フレキシブルPCB

電子機器の小型化と薄型化に対する需要の増加に対応するためには、新しいアプローチが必要です。剛性基板とフレキシブル基板の超薄型ベース素材は、Z方向での高密度設計を可能にし、他のコンポーネントのためにスペースを確保したり、デバイス全体の厚みを減らしたりすることで、このニーズに応えることができます。これらの素材は特定の設計アプローチと製造技術を必要とするため、コンパクトでコスト効率が高く信頼性のあるPCB設計を実現するために、高度なエンジニアリングサービスを提供できるPCB製造業者と協力することが重要です。

ベンチュアンエレクトロニクスでは、25µmポリイミド上に3µm銅、または12.5µmポリイミド上に18µm銅を使用した超薄型フレキシブルプリント基板を提供しています。

2層フレキシブルプリント基板は、0.055mm +/-0.03mmの厚さで提供され、ウェアラブルデバイスや医療機器など、スペースと重量が重要な製品に適しています。この技術を構築する際には特別な設計パラメータが必要であり、製造プロセス全体で重要なプロセスコンポーネントを使用しなければなりません。

この最先端技術には、非常に細い銅トレースとスペースを作成するための**フォトリソグラフィ（ダイレクトイメージング）**を含む特殊な専門知識とプロセスが必要です。細かく制御されたエッチングとめっきプロセス、さらにはテストと検査が必要です。

このような特定の要求を持つ超薄型フレキシブル回路を製造するには、専用の設備、材料、専門知識が必要です。品質と技術要件を満たすためには、フレキシブルプリント回路の製造全体で厳格なプロセス管理パラメータが求められます。

HDIフレキシブルPCB

マイクロビア

マイクロビアは、絶縁層と導電層を交互に重ねたフレキシブル回路基板の1層以上を貫通する穴です。これらの素材は、通常0.5オンスの銅板とエポキシ/ガラス繊維のブレンドからなる薄いシート（厚さ0.001～0.002インチ）です。レーザー加工ツールを使用して、上層から下の銅パッドまで貫通するビアを作成し、これをめっきして導電層間で電気的接続を形成します。

ドリル加工およびその後のめっきは、ビアの直径がビアの深さと同じかそれ以上であるときに最も効果的です（理想的な比率は1:1です）。ベンチュアンエレクトロニクスでは、0.003インチから0.008インチ（0.075mmから0.100mm）の範囲でビアを生成でき、さらに小さいまたは大きいサイズの製造も可能です。

高密度インタコネクト（HDI）

従来のフィーチャーサイズではスペースが足りませんか？Mincoの高密度インタコネクト（HDI）フレキシブル回路は、50マイクロメートルや9マイクロメートルの銅を使用したビアを利用することで、密度を高め、コンパクトな電子パッケージ内で電気的性能と一貫性を改善できます。

高密度インタコネクト（HDI）フレキシブル回路は、従来のフレキシブル回路の利点、つまりより小さく、信頼性の高い製品を提供するだけでなく、さらに高度なレベルでその性能を発揮します。以下に示すHDIとマイクロビアの設計上の利点に加えて、HDI回路はより多くの設計、レイアウト、構造の選択肢を提供し、より短い時間で設計を完成させるのに役立ちます。

大判フレキシブルPCB

長尺フレキシブルPCB

ベンチュアンエレクトロニクスは、さまざまな用途や構成に対応する大型基板（PCB）の設計および製造を専門としています。

当社は、ロール・ツー・ロール製造プロセスの習熟により、数メートルにわたるフレキシブル基板の製造が可能です。

これらのフレキシブル基板は、標準的なサイズの基板よりもはるかに大きく、サイズに実質的な制限がないため、大きな利点を提供します。これにより、従来の設計で複数の剛性基板と配線接続を組み合わせる必要があるところを、すべての機能部品と必要なコネクタを1枚の基板にまとめて製造することができます。

ベンチュアンエレクトロニクスは、最大15メートル（50フィート）の長さの超長尺フレキシブルプリント回路基板（FPC）およびPCBを提供できる独自の能力を持ち、このサイズの基板を提供できる数少ないサプライヤーの1つです。

当社は、超長尺フレキシブルプリント回路基板が、適切な平坦度および収縮許容差を確保するとともに、顧客の最終製品に適切にフィットすることを保証し、すべての寸法要件を満たすことを保証します。

フレキシブル基板の補強材（ステファナー）の要求事項

フレキシブル基板の補強材は、以下の使用カテゴリーに分類されます：

大型コネクタやコネクタの繰り返し挿入に対するストレスを軽減するためのコネクタ部分の剛性強化
ZIF（ゼロ挿入力）コネクタの厚さ要求
局所的な曲げ制約
SMTパッドおよび部品を配置するための平坦な表面の作成
部品へのストレスの最小化
熱放散の管理（アルミニウムおよびスチール）
自動組立プロセスを通過できるようにアレイを十分に剛性のある状態に保つ

フレキシブル基板の補強材（ステファナー）適用

フレキシブル基板の補強材要求事項は、以下の使用カテゴリーに分類されます：

部品/コネクタ部分の剛性強化
ZIF（ゼロ挿入力）コネクタの厚さ要求
局所的な曲げ制約

部品/コネクタ用補強材

基本的に、部品やコネクタが取り付けられる剛性のあるエリアを作成します。また、フレキシブル基板が部品領域で曲がらないようにして、はんだ付け接合部を保護します。

ZIF用補強材

ZIFコネクタ仕様を満たすために、接触フィンガー部分の厚さを増加させます。

局所的な曲げ制約

フレキシブル設計内で曲げが特定の位置に制限されるようにします。

フレキシブルプリント基板製造業者

ベンチュアン・エレクトロニクスは、フレキシブルプリント基板（Flex PCB）のリーディングで信頼性の高い製造業者として確固たる地位を築いています。優れた品質へのこだわりと卓越した製造技術を持ち、ベンチュアン・エレクトロニクスは常に革新的で精密に設計されたFlex PCBソリューションを提供し、クライアントの多様なニーズに応えています。

製造における最高基準を維持するという私たちの取り組みは、当社のフレキシブル基板の耐久性、信頼性、パフォーマンスに反映されています。医療機器、航空宇宙アプリケーション、産業用電子機器など、ベンチュアン・エレクトロニクスは、電子機器製造の進化し続ける分野において、優れた耐久性、柔軟性、並外れた品質を誇る剛性フレックスPCBソリューションを提供する信頼のおけるパートナーとして際立っています。