FPCの総合ガイド：FPC（フレキシブル回路基板）について詳しく知る

フレキシブルプリント基板（FPC） は、現代の電子産業において不可欠な要素です。その柔軟性、コンパクトさ、耐久性により、ウェアラブルデバイス、医療機器、携帯電話など、従来の硬質PCBでは不向きな用途に最適です。本記事では、フレキシブルプリント基板の基本、製造プロセス、利点、および用途について、包括的に解説します。 .

FPCとは ?

FPC（フレキシブルプリント基板）は、PCBの一種であり、「フレキシブル基板」とも呼ばれます。FPCは、ポリイミドやポリエステルフィルムなどの柔軟な基板で構成されています。配線密度が高く、軽量、薄型、曲げやすさ、柔軟性といった利点があります。 配線を損傷させることなく、数百万回もの動的な曲げに耐えることができます。空間的なレイアウト要件に応じて自由に移動・伸縮が可能であり、三次元実装を実現し、部品の実装と配線の接続を一体化させる効果をもたらします。これは、他の種類の回路基板にはない利点です。.

FPCの種類

PCB は、今や電子機器に欠かせない部品となっています。PCBには、構造や用途の違いによりさまざまな種類があります。基板の柔軟性という機械的特性に基づいて、PCBは主に「リジッド基板」と「フレキシブル基板」の2つのカテゴリーに分類され、さらに リジッドフレックス基板 （リジッドとフレキシブルのハイブリッド）。また、導体層の数によって、片面基板、両面基板、多層PCBに分類されます。フレキシブルプリント基板（FPC）には、従来のPCBやICパッケージ用キャリア（COB：Chip on Flex）が含まれます。 FPCには、片面フレキシブル回路基板、両面フレキシブル回路基板、および多層フレキシブル回路基板も含まれる。 現在、多層基板には、従来のスルーホール配線型多層基板と積層多層基板（HDI基板）があり、FPCにも、構造や製造プロセスが異なるこれら2種類の多層基板が含まれます。.

単層FPC

化学エッチングによる導電パターン層を備えており、フレキシブル絶縁基板上の導電パターン層は圧延銅箔である。絶縁基板としては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、アラミド繊維エステル、またはポリ塩化ビニルが用いられる。 単層FPCは、さらに以下の4つのサブカテゴリーに分類される：

1. 絶縁基板上に形成された、表面に被覆層のない片面接続配線パターンである。これらの配線の相互接続は、はんだ付け、融着はんだ付け、または圧接によって行われ、初期の電話機で一般的に使用されていた。.

2. カバー層付き片面接続：前のタイプと比較して、このタイプは導体の表面にカバー層が追加されているだけです。 カバー層を使用する場合、パッドは露出させておく必要があります。設計を簡略化するため、端部の領域はカバー層を施さないままにすることも可能です。これは片面フレキシブルPCBの中で最も一般的かつ広く使用されているタイプであり、自動車用計器や電子機器などに採用されています。.

3. カバーのない両面接続インターフェースは、導体の前面と背面の両方に接続することができます。パッドの位置で絶縁基板に貫通穴が設けられています。この貫通穴は、絶縁基板の所定の位置に、パンチング、エッチング、またはその他の機械的加工によって形成することができます。.

4. 両面接続の従来のタイプとは異なり、このタイプは表面に被覆層を備えています。この被覆層には貫通穴が開いており、被覆層を維持したまま両面で端子接続を行うことができます。このタイプは、2層の絶縁材料と1層の金属導体で構成されています。.

両面FPC

両面FPCは、絶縁基材の両面にエッチングされた導電パターンを有しており、単位面積あたりの配線密度を高めています。メタライズドビアが絶縁材の両面のパターンを接続して導電経路を形成し、柔軟性に関する設計および機能上の要件を満たしています。 カバーフィルムは、片面または両面の導体を保護し、部品の配置を示すことができます。要件に応じて、メタライズドビアやカバー層はオプションとなり、このタイプのFPCはあまり一般的ではありません。.

多層FPC

多層FPCは、片面または両面のフレキシブル回路基板を3層以上積層して作られます。ドリル加工と電気めっきによってメタライズドビアが形成され、各層間に導電経路が作られます。これにより、複雑なはんだ付け工程が不要になります。 多層回路は、信頼性の向上、熱伝導性の向上、および組み立ての容易さという点で、機能面において大きな違いをもたらします。.

FPCの製造工程

切断	FPC材料はロール状で製造されます。製品のさまざまなサイズ要件に対応するため、製品サイズに応じて最適な材料利用率を計画・設計し、その計画結果に基づいて材料を必要なサイズに裁断します。.
掘削	お客様の要件に応じて、部品の表面に所定の直径の穴を開け、挿入、回路の導通、溶接、あるいは保護フィルムの開口部や位置決め穴の加工を容易にします。.
プラチナ	FPCの表面に銅の層を堆積させ、ビアをメタライズすることで、その後のビアメタライゼーションのための電気めっき工程において、これらが導体として機能するようにします。.
電気めっき銅	FPC上の銅層およびビアの壁面は、その後の加工や環境の影響に耐えられる十分な厚さに厚みが増されています。.
銅箔の表面処理	フィルムの密着性を高めるためには、フィルムを貼る前に銅箔の表面を洗浄する必要があります。.
スクリーンプロテクター	スルーホールのメッキ処理後、洗浄済みの基板に、加熱・加圧法を用いてドライフィルムを貼り付け、エッチング抑制剤として機能させる。.
露出	フィルムが貼られた基板は、画像転写法を用いてドライフィルムに転写されます。この方法では、フィルムのネガに設計された回路パターンを、紫外線露光によってドライフィルムに転写します。.
開発	露光後、紫外線にさらされた部分のドライフィルムで重合反応が起こります。その後、現像液によって未露光部分が洗い流され、基板の銅層が露出します。.
エッチング	感光処理が完了した後、エッチング液で洗浄を行う。これにより、ドライフィルムで保護されていない露光部分から銅層が除去され、保護された回路が残る。.
フィルムの剥離	エッチング後も、基板表面には硬化したドライフィルムが残っています。化学溶液を用いてドライフィルムを銅層から完全に分離することで、回路を銅層まで完全に露出させることができます。.
カバー層を塗布する	回路基板の表面には、お客様の要件を満たす保護フィルム（絶縁材）が貼付されています。この絶縁層は、回路の酸化や傷を防ぐことで、保護の役割を果たします。.
熱間プレス	その後、接合された材料をホットプレスにより高温・高圧にさらし、カバーフィルムの接着剤を溶融させる。これにより、回路間の隙間が埋められ、銅箔材とカバーフィルムが強固に接合される。.
補強を施す	補強板は、フレキシブル基板上の溶接部やゴールドフィンガー部の硬度を高めるために使用されます。通常、これらの補強板は、溶接部やゴールドフィンガー部の裏面に貼り付けられます。一般的に使用される補強材料には、P系基板、FR4系基板、PET系基板、および鋼板などがあります。.
文字	お客様のご指定の文字、商標、または部品番号を基板表面にスクリーン印刷し、その後、加熱または紫外線照射によってインクを硬化させます。.
表面処理	材料を熱圧着した後、露出した銅箔部分については、さらなる酸化から保護し、性能要件を確実に満たすため、顧客の要求に応じて、電気めっきまたは化学めっきにより、スズ、銀、ニッケル・金などの異なる金属でめっき処理を行う必要があります。.
パンチング	外角に対するお客様の精度要件、および精度、細かさ、密度など、その他の高品質かつ高要件な製品の試験ニーズを満たすため、位置決め穴はパンチ加工によって作成され、位置決め穴が図面の線などと一致するように確保されています。.
テスト	FPCの電気的試験は、その品質が顧客の要件を満たしていることを確認するために行われます。.
パンチング	当社は、鋼製金型、型抜き工具、またはレーザー切断を用いて、お客様の設計に基づいた成形を行い、不要な廃材や回路基板を取り除き、FPCの穴あけ、FPCの溝加工、および関連部品の仕上げ加工を行います。.
FQC	FPCは、お客様の品質基準を満たすため、お客様固有の要件またはIPC検査基準に従って包括的な検査が行われます。.
FQA	お客様の視点に立ち、製品の信頼性や特有の特性を確保するため、抜き取り検査を実施しています。.
パッケージ	FPCを出荷する際は、輸送中に製品が破損したり欠陥が生じたりしないよう、外形寸法に応じて梱包方法を決定します。.

FPC（フレキシブルプリント基板）の表面処理プロセスの概要

プロセス	利点	欠点
FPCフレキシブル基板の浸漬金メッキ	酸化しにくく、長期保存が可能で、表面が滑らかであるため、リード間の間隔が狭く、はんだ接点が小さい部品のはんだ付けに適しています。はんだ付け性を著しく損なうことなく、繰り返しリフロー処理を行うことができます。.	コストが高く、溶接強度は比較的低い。無電解ニッケルめっきプロセスを採用しているため、黒変の問題が生じやすい。ニッケル層は時間の経過とともに酸化するため、長期的な信頼性について懸念が生じる。.
FPCフレキシブル基板の浸漬めっき（銀）	製造工程が簡便で、鉛フリーはんだ付けやSMTに適しています。表面が非常に滑らかで、低コストであり、極細の回路に適しています。.	保管条件が厳しく、汚染されやすい。溶接強度に問題が生じやすい（マイクロボイドの問題）。また、ソルダーマスク下の銅において、エレクトロマイグレーションやガルバニック腐食が発生しやすい。電気的試験も困難を伴う。.
錫メッキFPCフレキシブル回路基板	水平ライン生産に適しています。微細ライン加工や鉛フリーはんだ付けに適しており、特に圧着技術に最適です。平坦性に優れており、SMTに適しています。.	はんだウィスカの発生を抑えるためには、適切な保管条件が必要であり、理想的には6ヶ月以内が望ましい。コンタクトスイッチの設計には適さない。製造工程では、ソルダーマスクの塗布に高い精度が求められる。そうでないと、マスクが剥がれる恐れがある。繰り返しはんだ付けを行う場合は、N2ガスによる保護が推奨される。電気的試験も課題となる。.
FPC（フレキシブルプリント基板）用有機はんだ付性保持剤（OSP）	工程は簡単で、表面は非常に滑らかであり、鉛フリーはんだ付けやSMTに適しています。リワークが容易で、生産作業もスムーズに行え、水平ラインでの作業に適しています。低コストで、環境に優しい製品です。.	リフローはんだ付けの回数が限られている。圧着やワイヤボンディングには不向きである。目視検査や電気的試験を行うには不便である。SMT工程中はN2ガスによる保護が必要である。SMTのリワークには不向きである。厳格な保管条件が必要である。.
ニッケル・金メッキを施したFPCフレキシブル基板	長期保存が可能（12ヶ月以上）。コンタクトスイッチの設計や金ワイヤボンディングに適しています。電気的試験にも適しています。 .	金メッキの厚みが増すため、コストが高くなります。フィンガーの金メッキ時には、追加の導電ラインが必要となります。 金メッキの厚さにばらつきがあると、はんだ接合部が脆くなったり、金メッキの厚さが過大であるためはんだ付け時の強度が低下したりする可能性があります。また、メッキ表面の均一性にも問題があります。ニッケル・金メッキがワイヤの端部を完全に覆えない場合があります。.

FPC（フレキシブルプリント基板）の利点

フレキシブルプリント基板（FPC）は、エレクトロニクス業界において、主に以下の点で多くの利点があります：

柔軟性と曲げやすさ	FPCは曲げたり、折り曲げたり、ねじったりすることができるため、3次元配線が必要な用途に適しています。また、デバイスの複雑な内部構造に合わせて配置できるため、コネクタやケーブルの使用量を削減できます。.
軽量化と省スペース化	FPC（フレキシブルプリント基板）は非常に薄く（通常0.2 mm未満）、軽量であるため、電子機器の総重量を軽減し、内部スペースを節約するのに役立ち、薄型で携帯性の高い電子製品に特に適しています。.
高密度配線	フレキシブルプリント基板（FPC）は、高密度な配線を実現し、限られたスペース内に、より多くの機能を組み込むことを可能にします。また、高密度配線（HDI）技術に活用することで、小型の部品や複雑な回路設計に対応することができます。.
接触点を減らし、信頼性を向上させる	FPCフレキシブル基板は、さまざまな部品を直接接続できるため、従来のリジッド基板接続で一般的に見られるプラグインコネクタやはんだ接合部の数を減らすことができ、それによって接触不良のリスクを低減し、システムの信頼性を向上させます。.
優れた熱管理	フレキシブルプリント基板（FPC）は熱伝導性に優れており、効果的な放熱が可能であるため、高電力密度の電子機器に適しています。さらに、その柔軟な素材は熱膨張や熱収縮にうまく対応できるため、回路に対する熱応力の影響を軽減します。.
軽量で低コスト	FPCは初期の設計・製造コストが高いものの、量産段階では、特に複雑な回路や小型デバイスにおいて、コネクタやケーブルの使用量を減らすことで、総コストを削減することができます。.
卓越したダイナミック性能	FPCは動的な環境下でも動作可能であり、プリンター、カメラ、折りたたみ式スマートフォンの画面など、頻繁な動きや曲げが求められる用途に適しています。.
設置やメンテナンスが簡単	FPC（フレキシブルプリント基板）は、その柔軟性と軽量性により、取り付けや配線が容易です。さらに、必要に応じて巻き取ったり積み重ねたりすることができるため、設置工程が簡素化され、メンテナンスの負担も軽減されます。.
多機能統合	フレキシブルプリント基板（FPC）は、信号回路、アンテナ、シールド層などの複数の機能を1枚の基板上に集積することができ、システムの複雑さを軽減するとともに、設計全体のコンパクトさと機能性を向上させることができます。.
環境への高い適応力	FPC（フレキシブルプリント基板）は、高温・高湿度・腐食性のある環境下でも良好な性能を維持できるため、自動車用電子機器、航空宇宙機器、軍事機器など、過酷な使用条件に適しています。.

FPC インターナショナルの品質管理 規格

国際電気標準会議（IEC）	IEC 60326-7 (1989) 貫通接続のないフレキシブルプリント基板（片面または両面プリント基板） IEC 60326-8 (1989) には、スルーホール接続の片面および両面フレキシブルプリント基板が規定されている。 IEC 60326-9（1991） フレキシブル多層プリント基板 IEC 60326-10 (1991) リジッド・フレックス両面プリント基板 IEC 60326-11 (1991) リジッド・フレックス多層プリント基板
中国 GB GJB	GB/T14515(1993)は、スルーホール接続の片面および両面フレキシブルプリント基板について規定している。. GB/T14516(1993) 貫通接続のないフレキシブルプリント基板、片面および両面プリント基板 GB/T4588.10(1995) 貫通配線型リジッド・フレックス両面プリント基板の規格 GB/T13555(1992) プリント回路用フレキシブル銅張ポリイミドフィルム GB/T13556(1992) プリント回路用フレキシブル銅張ポリエステルフィルム GB/T14708(1993) プリント基板用コーティングポリエステルフィルム GB/T14709(1993) プリント基板用コーティングポリイミドフィルム GJB20604（1996） フレキシブルおよびリジッドプリント基板の一般仕様書 GJB2830 (1997) フレキシブルおよびリジッド・フレキシブルプリント基板の設計要件
日本ISJPCA	JISC5016 (1994) フレキシブルプリント基板の試験方法 JISC5017 (1994) フレキシブル片面および両面プリント基板 JISC 6471 (1994) フレキシブルプリント基板用銅張積層板の試験方法 JISC6472 (1994) フレキシブルプリント基板用銅張積層板 – ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム JPCA-BM03(2003) フレキシブルプリント基板用銅張積層板（CPCA/JPCA-BM03の中国語版あり） JPCA-FC-01 フレキシブル片面プリント基板 JPCA-FC-02 フレキシブル両面プリント基板 JPCA-FC-03 フレキシブルプリント基板の外観規格
米国IPC	IPC 2223 (1998) フレキシブルプリント基板の設計仕様書 IPC4202(2002) フレキシブルプリント基板用フレキシブル絶縁基板 IPC4203(2002) フレキシブルプリント基板用フレキシブルカバーフィルムおよび粘着シート IPC4202(2002) フレキシブルプリント基板用フレキシブル銅張積層板 IPC4562 (2000) プリント回路用銅箔 IPC 6013A (2003) フレキシブルプリント基板の認定および性能仕様（中国語版はCPCA/IPC 6013Aから入手可能） IPC/JPCA6202(1999) 片面および両面フレキシブルプリント基板の性能ガイドライン MIL-P-50884C(1993) フレキシブルおよびリジッド・フレキシブルプリント基板 IPC-A-600F (1999) プリント基板（4.1 フレキシブル基板およびリジッドフレックス基板）

一般的な FPCの用途

コンピュータおよび周辺機器	HDD、ノートパソコン、伝送ケーブル、プリンター、スキャナー、キーボード、PDA、電卓、電子ノートなど。.
通信・事務機器	携帯電話、多機能電話機、ファクシミリ、複写機、光ファイバースイッチ、レーザー通信装置など。.
民生用電子機器	カメラ、ビデオカメラ、ミニラジオ、CDプレーヤー、VCDおよびDVDプレーヤー、ゲーム機、液晶テレビ、プラズマテレビなど。.
自動車用電子機器	計器類、エンジン電子制御装置、点火・ヒューズシステム、排気制御装置、アンチロック・ブレーキ・システム、ブレーキ部品、オーディオ・ビデオシステム、車載携帯電話および衛星測位システムなど。.
産業用計器および機器	センサー、電子機器、核磁気共鳴分析装置、X線装置、レーザーまたは赤外線制御装置、電子はかりなど。.
医療機器	心臓用理学療法機器、ペースメーカー、電気振動装置、内視鏡、デジタル信号処理式補聴器、超音波診断装置、神経刺激装置、診断機器、およびプログラマブルコントローラなど。.
航空宇宙・軍事	人工衛星、宇宙船、ロケットおよびミサイルの管制装置、リモートセンシングおよびテレメトリー装置、レーダーシステム、航法装置、ジャイロスコープ、情報・偵察用装備、対戦車ロケット砲など。.
集積回路	ICパッケージ用基板、IC磁気カード用コア基板など。.

未来 開発 FPCの目的：製品を支援すること より小さく、よりまばらになり、より軽くなる。.

フレキシブルプリント基板（FPCB）は、単層から両面、多層、そしてフレキシブル設計へと進化を遂げ、それぞれのトレンドに沿って発展を続けています。 精度、集積度、信頼性の継続的な向上に加え、小型化、低コスト化、高性能化といった要因に後押しされ、フレキシブルPCBは電子機器の将来の発展において、依然として高い可能性を秘めています。.

Geyuan Electronicsによるフレキシブルプリント基板（FPCB）製造技術の将来動向に関する説明は、おおむね一貫しています。その開発は、高密度化、高精度化、開口径の微細化、導体の微細化、ピッチの微細化、信頼性の向上、多層化、高速伝送、軽量化、および薄型化へと向かっています。 同時に、生産面では、生産性の向上、コスト削減、汚染の低減、および多品種・小ロット生産への適応が進められている。フレキシブルプリント基板の技術開発レベルは、一般的に、FPCB上の線幅、開口径、基板厚さ、および開口径対直径比によって表される。 .

最新の市場情報によると、フレキシブルプリント基板（FPC）は、その薄型・軽量という特性から、特にスマートフォンモジュールの分野で広く利用されています。 FPCは、ディスプレイモジュール、タッチパネルモジュール、カメラモジュール、LiDARモジュール、バッテリーモジュール、アンテナモジュールなどに採用されており、1つのモデルで10個以上のFPCモジュールが使用されることも珍しくありません。.

さらに、自動車分野では、電動化の進展に伴い、フレキシブルプリント基板（FPC）の応用が着実に拡大しており、この傾向は今後も続くと見込まれています。現在、FPCは主にカーナビゲーションシステム、ヘッドライト、スイッチ、タイヤ空気圧センサーなどに使用されています。.

フレキシブルプリント基板（FPC）を使用する主な利点の一つは、プリント基板（配線材料）としての機能にあります。配線や接続作業を大幅に簡素化・最適化することで、配線の検査や修理にかかる時間を短縮することができます。 さらに、FPCの厚さは数十～数百マイクロメートルに過ぎないため、最終製品の小型化に寄与します。これにより、最終製品の筐体内のスペースをより効率的に活用できるだけでなく、単位体積あたりの重量も軽減されます。.

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要約する

近年、スマートフォンやタブレットなどのモバイル電子機器を牽引役として、民生用電子機器市場は急速な成長を遂げており、小型化や薄型化の傾向がますます顕著になっています。その結果、従来のPCBではもはやこれらの製品の要求を満たせなくなっています。 このため、主要メーカー各社はPCBに代わる新技術の研究を開始しており、FPC（フレキシブルプリント基板）が最も注目される技術となりつつあり、電子機器の重要な接続部品として台頭しています。.

さらに、ウェアラブルスマートデバイスやドローンといった新興の家電市場が急速に台頭したことで、FPC製品には新たな成長の機会がもたらされました。同時に、さまざまな電子製品にディスプレイやタッチスクリーンが搭載される傾向が強まる中、FPCは中小型の液晶ディスプレイやタッチスクリーンを通じて、より幅広い用途に展開できるようになり、市場の需要が高まっています。 最近の報告書によると、フレキシブルエレクトロニクス技術は将来、1兆ドル規模の市場を牽引することになるとされており、これは中国にとってエレクトロニクス産業における飛躍的な発展を実現し、同産業を国の基幹産業の一つとする可能性を秘めた機会となっています。もし プリント基板の専門メーカー FPCの量産については、Geyuan Electronicsまでお問い合わせください。.