HDIフレックスリジッドPCBにおける埋めビアとブラインドビアについて、あなたが知らない3つの重要な要素

1980年代に高い信頼性を求められる軍事装備で初めて使用されて以来、フレックスリジッドPCBハイテク分野で広く使用されてきました。現在までに、フレックスリジッド基板はPCB業界における研究のホットスポットの一つとなっています。リジッド基板が担う支持機能と、フレックス基板が担う高密度かつ柔軟性という機能を組み合わせることで、フレックスリジッド基板はさまざまな実装条件下で3D実装を実現でき、電子製品の軽量・薄型・小型化の要求を満たすことができます。そのため、フレックスリジッド基板は幅広い分野で応用されています。

ほとんどのフレックスリジッド基板は埋もれて盲目のまま via・PCBの種類を選ぶ際には、埋め込みビア／ブラインドビアを備えたフレックスリジッド基板を選択できる機会が多くあります。そのため、見積もりを行う前にそれらについて理解しておくことが必要です。

フレックスリジッド基板の利点とメリット

現在では、フレックスリジッドPCBは携帯機器、医療機器、軍事用途で広く使用されています。あらゆる種類のPCBの中でも、フレックスリジッドPCBは過酷な使用環境に対して最も高い耐性を持っており、それに基づいてその応用分野はさらに広がっていきます。その柔軟な特性により、3D実装を適用することで、スペースの大きさとシステム重量を最小限に抑えることができます。

フレックスリジッド基板の設計に関しては、ブラインド／ベリードビアおよび高密度配線（HDI）がフレックスリジッド基板に求められる主要なトレンドとなっています。フレックスリジッドPCBには多くの種類があるため、以下の内容では6層非対称フレックスリジッド基板を例として示します。

繊細な素材の準備

6層構成の非対称フレックスリジッド基板の第1層はフレックス基板であり、残りの5層はリジッド基板です。ライン幅／ライン間隔は0.1mmで、リジッド部およびフレックスリジッド部には多数のブラインドビア／ベリッドビアがあります。基本材料を表1に示します。

フレックスリジッド基板は層間剥離が発生しやすいため、粘着性の要求を満たすために、フレックスリジッド接合部のプリプレグとしてアクリル酸系接着剤を採用する必要がある。リジッド層には、ノーフロー接着プリプレグを採用しない。表2にノーフロー接着プリプレグの特性を示す。

ブラインド／ベリードビア技術

・ラミネーション方法

ラミネーション方法には、一括ラミネーションと段階ラミネーションの2種類があります。一括ラミネーションとは、すべての内層を一度にラミネートするプロセスを指します。短いPCB製造時間この方法は低コストであることが利点です。しかし、ラミネーション工程においてカバーレイの位置決めが難しく、ラミネーション不良、層間剥離および内層の変形は、PCB のエッチング工程まで発見できません。 一方、段階ラミネーションとは、各フレックス層とリジッド層をそれぞれ個別にラミネーションする方法を指し、これによりカバー層の位置決めや内層のパターンずれの難易度が低減され、ラミネーション不良をタイムリーに発見でき、リジッド基板とフレックス基板材料それぞれの特性を最大限に活かすことができます。 しかし、ワンステップラミネーションと比較すると、段階ラミネーションはより多くの作業工程と時間を要し、補助材料も増えるため、コストが上昇します。

• マテリアル

ブラインドビア／埋込ビアを有するフレックスリジッド基板の場合、ブラインドビアの品質と高い位置合わせ精度を確保するために、段階的ラミネーションの採用が推奨されます。まず内層ラミネーションを行い、その後に内層－外層ラミネーションを行います。両方のラミネーション工程において、ラミネーション材料としてシリコーンゴムを、金型クリーナーとしてPET離型フィルムを使用します。

・ドリル技法

このタイプの6層非対称フレックスリジッド基板では、NCドリル加工とレーザードリル加工がそれぞれ2回必要であり、ブラインドビアの加工にはUVドリルが使用されます。UVドリル加工は高度な技術であり、操作も比較的複雑なため、PCBメーカーでは通常、追加の妥当なコストが必要とされます。

・PLASMA クリーニング

プラズマ洗浄は、フレックスリジッド基板のビア壁面に付着した汚れを除去するために用いられます。プラズマ洗浄では、高い活性状態にあるプラズマが、アクリル酸、ポリイミド、エポキシおよびガラス繊維とともに気固反応を起こします。その後、生成されたガスと、反応しなかったプラズマはエアポンプによって排出されます。これは複雑な物理化学反応です。要するに、見積もりを行う前に、HDIフレックスリジッドPCBにおける埋め込みビア／ブラインドビアについて知っておくべきことがあります。これらすべてが、コスト、時間消費、および製品性能と密接に関係しているからです。

役立つリソース
•埋めビアおよびブラインドビアについて知っておくべきこと
•高速デジタル回路におけるブラインドビア／ベリードビアの設計方法
•PCBCart の HDI フレックスリジッド PCB 製造サービス - 1 枚から対応