包括的 FPCビア設計ガイド

ビアとは、半導体デバイスの誘電体層を貫通する構造にメタリゼーションを施したもので、 FPC（フレキシブルプリント基板） 層間の電気的相互接続を実現するためです。これには、スルーホールビア、ブラインドビア、埋込ビア、マイクロビアなどが含まれます。エンジニアリングの分野では、両面および多層FPCにおける層間の信号および電源接続に使用されます。 ビアの直径とパッドのサイズは、配線密度を決定する。曲げ部に位置するビアは、応力集中を引き起こし、銅箔の破損につながる可能性があり、これはFPCの信頼性設計において最大の禁忌である。.

FPCビア設計の概要

ビアは、フレキシブルプリント基板（FPC）における層間配線の重要な構造要素です。フレキシブルプリント基板では、ビアの設計において、導電性、機械的信頼性、および曲げ性能のバランスをとることが求められます。不適切なビアの設計は、FPCの故障の一般的な原因の一つです。.

FPCビアタイプ

スルーホール	あらゆる層を透過し、開口径の範囲が0.15～0.5 mmであるこの設計は、最も一般的に使用されており、確立された技術であり、コストパフォーマンスに優れています。.
ブラインドビア	外層から内層にかけて、貫通しない構造となっており、穴径の範囲は0.1～0.2 mmです。HDI設計で一般的に使用されており、レーザー穴あけ加工が必要です。 .
埋葬経路	これは完全に内層にあり、細孔径は0.1～0.2 mmの範囲です。外層の空間を占めることはありませんが、製造は非常に複雑です。.

サイズ仕様による

パラメータ	標準的な手順	精密な職人技
最小絞り	0.2 mm	0.1 mm
パッドの直径	絞り +0.3mm	絞り +0.2mm
パドと行間隔	0.15 mm	0.10 mm
ホール間の距離	0.5 mm	0.3 mm
穴からプレートの端までの距離	0.5 mm	0.3 mm

プロセス経由で

機械による穴あけ	開口径が0.2 mm以上のものは貫通穴に適していますが、穴の壁面が粗くなる可能性があります。メリットはコストが低いことです。.
レーザー穴あけ	穴径が0.05 mm以上の場合、微細穴や盲穴に適しています。加工後の穴壁は滑らかで、高精度であることが特長です。.
電気めっき用フィラー	銅充填ビアは、優れた放熱性と導電性を備えているため、サーマルビアや積層ビアに適していますが、加工コストが高くなります。.

ビアおよび曲げに関する主なルール

• 曲げ部分ではビアの使用は禁止されています。ビアは応力集中点となるため、曲げ部分では銅箔に亀裂が生じる原因となる可能性があります。.

• 貫通穴と曲げ部の境界との距離は、1 mm以上である。.

• 動的曲げ領域付近のビアについては、特別な評価が必要である。.

• 配線が密集している領域では、曲がり角の近くにビアを配置しないようにしてください。.

デザインによる注目

サーマルビアは放熱のために使用されます：

• 開口径 0.3～0.5 mm

• 穴の間隔：0.8～1.2 mm

• 銅ペーストまたは電気めっき用フィラー

• 発熱体の下に設置されています

• 銅箔を接続することで、放熱面積が増加する

絞りはどのように決まるのですか？

従来の相互接続	0.2～0.3mm
電源供給経路	0.3～0.5mm
話題の投稿 via	0.3～0.5mm
HDI微細孔	0.1～0.2mm
貫通穴付きコネクタ	コネクタの仕様によると

ビアはセーフゾーン内にありますか？

貫通穴から曲げ部までの距離	>1mmの安全余裕
貫通穴から曲げ部までの距離	0.5～1mmの場合は評価が必要
ベンド地区経由で	禁止する
ビアが密集している部分は、曲げ線の近くにある。.	お勧めしません

パッドのサイズは十分ですか？

パッドの直径	絞り値＋0.3mm以上であれば許容範囲内です
パドと行間隔	0.15mm以上であれば許容範囲内です
ホール間の距離	0.5mm以上であれば許容範囲です
穴からプレートの端までの距離	0.5mm以上であれば許容範囲です

プレートの端部におけるハーフホール設計の基本ルール

1．基本パラメータ

開口	0.3mm以上（独立したハーフホールの場合は、楕円形のパッドの使用を推奨し、基板上のその他のパッドの幅は0.3mm以上とする）。.
レイアウト	穴の中心は、GM/GKO層の輪郭と位置合わせを行う必要があり、そのずれは±0.05mm以下でなければなりません。.
ゴールドフィンガー・デザイン	各パッドには、一列に並んだレイアウトを避けるため（基板の破損を防ぐため）、0.3mm以上ずらして配置された2つのビア（基板端部のハーフホール＋基板内部のビア）が設けられています。.

2．プロセスの要点

半穴の縁を丸め（半径 ≥ 0.1 mm）、バリを取り除いてください。楕円形のパッドの長軸は ≥ 0.6 mm、短軸は ≥ 0.4 mm です。.

スルーホール配置における破損防止プレートの設計

持ち込み禁止品

• ビアは列ごとに配置する必要があります（縦方向または横方向に0.3～0.5mmずらして配置すること）；;

• ハーフホール／ウィンドウパッドは、曲げ部（曲げ中心から0.5mm以上離れた位置）に配置されています。;

• 位置決め穴は、基板の端から0.5mm未満の位置にあります（位置決め穴の端は、基板フレームから0.5mm以上離れています）。.

はんだパッドとはんだマスク

• 貫通穴の外径は、内径に0.2 mmを加えた値以上でなければなりません。また、挿入穴の外径は、内径に0.4 mmを加えた値以上でなければなりません。.

• 開口部の外径＋0.05～0.1mm。.

• ビアは被覆フィルムで完全に覆われていなければなりません。部分的な露出は禁止されています（酸化や破損を防ぐため）。.

ボーリング孔の地層定義

• メタライズド・ホール（PTH）：ボアホール層に設計されており、直径の公差は±10%である。.

• （非メタリゼーションの穴・溝：GM/GKO層上に設計し、基板フレームラインと同じ層に配置すること。また、（抜けを防ぐため）余分なラインは一切許されない。）.

DFMチェックリスト

• ビアのタイプにはラベルが付けられていますか？

• 開口部とパッドのサイズは仕様を満たしていますか？

• ビアは曲がり部分にありますか？

• 貫通穴と曲げ部の間の距離は 1mm 以上ありますか？

• ビアの銅の厚さは20μm以上ですか？

• ブラインドビア／埋込ビアのプロセスは確認済みですか？

• 掘削によるスケール除去工程は確認されましたか？

• ホットビアには銅が充填されていますか？

• 100%の電気試験は予定されていますか？

よくある間違い

穴を通して曲げ部分が露出している	ビアは応力集中点であり、曲げ加工を行うと、ビアの部分で銅箔に亀裂が生じます。曲げ加工領域では、ビアの使用を禁止する必要があります。.
穴の銅の厚さが不十分	銅の穴径が20μm未満の場合、熱応力による破断が発生するため、電気めっきプロセスの能力を確認する必要がある。.
パッドのサイズが小さすぎる	パッドの直径が穴の直径＋0.25 mm未満の場合、めっきが不十分となり、層間の断線を引き起こします。.
ドリル屑を取り除くために、ブラインドホールの穴あけは行われなかった。.	レーザーブラインドホールの壁面に残った接着剤は、除去されないままにしておくと、層間絶縁の問題を引き起こすことになります。.
銅充填材のないホットビア	穴は熱抵抗が高く、放熱性が低いため、熱ビアは銅または銅ペーストで充填する必要があります。.
オフセット経由が検出されませんでした	ドリル加工の位置ずれにより、ビアと配線の間に短絡が発生したため、AOI検査が必要となった。.

実用におけるFPCビア設計の設計指針

実際の応用において、ビアの設計には、電気的性能、熱特性、機械的信頼性、プロセスの実現可能性など、複数の要因を総合的に考慮する必要があります。 例えば、ウェアラブルデバイスでは、ビアは頻繁な屈曲という機械的環境に適応しつつ、安定した信号伝送を確保しなければなりません。自動車用電子機器では、ビアはより大きな温度変動や振動衝撃に耐える必要があります。また、高周波用途では、ビアの電磁特性が主要な考慮事項となります。 このような多物理場連成解析により、現代の FPC ビア設計は複雑なシステムエンジニアリングプロジェクトとなっており、その最適化には高度なシミュレーションツールと豊富なエンジニアリング経験が必要となります。.

要約する

電子機器が小型化と高性能化に向けて進化を続ける中、FPCのビア技術も絶えず革新を遂げています。新しいマイクロビアの製造技術、導電性材料、高密度相互接続ソリューションが登場しており、これによりビアはより小型化、高信頼性化、そして優れた電気・熱性能へと進化しています。 こうした技術の進歩は、FPCの応用範囲を拡大するだけでなく、次世代電子機器の設計にさらなる可能性をもたらし、現代の電子工学においてこの微小な構造が持つ計り知れない価値を十分に実証しています。FPCの大量生産をご検討の際は、Geyuan Electronicsまでお気軽にお問い合わせください。.