近年では、ますます広範な応用が見られるようになったフレキシブルPCBフレックスPCBは初期段階では主に軍事分野で使用され、特に航空宇宙および軍事製品に適用されていた。技術の継続的な発展に伴い、フレックスPCB基板の民生分野への応用が徐々に拡大してきた。現在では、フレックスプリント配線板は、ハードディスクドライブのリボンリード、車載電子機器、カメラ、デジタルビデオカメラ、計測機器、オフィスオートメーション機器、医療機器などのコンピュータ周辺機器および家庭用電化製品に広く使用されている。近年では、液晶ディスプレイ（LCD）モジュール用に機能するCOF（Chip on Flex）フィルムへの応用も見られる。フレキシブルPCBの応用分野が徐々に拡大するにつれ、その構造形態、製品機能および性能には大きな変化が生じている。そのため、フレキシブルPCBの基材には、高耐熱性、高寸法安定性、高柔軟性、高周波特性（低誘電率）、およびノンハロゲン化など、より高い性能要求が課されている。フレキシブルPCBの基材であるフレキシブルCCL（銅張積層板）は、その性能を向上させることで、最終的にフレキシブルPCBの総合性能を改善しなければならない。本稿では、フレックスCCLの基本的な側面を取り上げ、フレキシブルPCBの性能を最適化するために適切なフレキシブル基材を選定できるようにする。
フレキシブルCCLの開発歴史
フレキシブルCCLとは、単層または二層のフレキシブル銅張積層板PIフィルムまたはポリエステルフィルムを絶縁性のある基材とし、その表面に薄い銅箔導体を形成した柔軟性のある材料です。硬質CCLと比較して、軽量・薄型で柔軟性に優れているため、基材としてフレキシブルCCLを用いたフレキシブルPCBは、携帯電話、デジタルカメラ、自動車用GPS、ノートパソコンなど、多数の電子製品に広く使用されています。
最も早いフレキシブルCCLは、1898年にワックスペーパー基材で作られた導体から始まった。1960年には、エンジニアが初めて熱可塑性フィルム上に銅箔を適用し、エッチングによってパターンを形成することで、最終的にフレキシブル基板上に回路パターンを生成できるようになった。50年以上の発展を経て、フレキシブルCCLはますます広く利用されるようになり、タブレットや携帯電話などの民生用電子製品において不可欠な役割を果たしている。
中国におけるフレキシブルCCLの発展については、1980年代という早い時期に始まりました。その後、フレキシブルCCLは高速で立ち上がり、現在までに全体の製造能力は10を超えています。8m2、世界の上位国の一つに数えられています。
フレキシブルCCLの分類
異なる層構成に基づき、フレキシブルCCLは片面フレックスCCL、両面フレックスCCL、および多層フレックスCCLに分類される。異なる配線密度に基づき、フレキシブルCCLは一般フレックスCCLと高密度フレックスCCLに分類される。異なる基材タイプに基づき、フレックスCCLはポリエステル系フレキシブルCCL、PI系フレキシブルCCL、およびポリテトラフルオロエチレン系フレキシブルCCLに分類される。異なる製品構造に基づき、フレックスCCLは、以下の図に示す3L-FCCLおよび2L-FCCLに分類される。
この画像の説明に従い、3L-FCCL は接着剤付きフレックス CCL とも呼ばれ、2L-FCCL は無接着剤フレックス CCL とも呼ばれます。
フレキシブルCCLの構造
フレックスCCLは主に導体材料と絶縁ベースフィルムで構成されています。上図に示されているように、3L-FCCLには接着剤も含まれています。
フレックスCCLに用いられる導体材料には、銅箔、アルミ箔、銅ベリリウム合金があり、その大部分を占めるのは銅箔である。銅箔はさらに電解銅箔と圧延銅箔に分類され、それぞれが複数のグレードに区分される。電解銅箔と圧延銅箔は製造方法が異なるため、機械的特性や柔軟性に大きな違いがあり、銅の粗化処理についても同様に差異が生じる。
フレックスCCLの主要要素として、絶縁ベースフィルムはポリエステルフィルム、PIフィルム、ポリエステルイミドフィルム、フッ素化エチレンなどに分類され、その中でもポリエステルフィルムとPIフィルムが大部分を占めている。ポリエステルフィルムは実際にはポリエチレンテレフタレートフィルムであり、その化学構造は以下のとおりである。
吸湿後も優れた耐水性と寸法安定性を有し、機械的特性および電気的性能の面でも良好な性能を発揮します。
しかしながら、その欠点として耐熱性が低く、加熱時に大きな収縮を起こしやすいことが挙げられます。
さらに、融点が低いため、高温はんだ付けには適しません。
PIフィルムは、優れた機械的特性と電気特性を備えています。長期使用温度は260°Cと耐熱性に優れ、400°Cを超える一時的な高温にも耐えることができ、難燃性にも優れています。そのため、現在ではフレキシブルCCLに常に用いられています。
重要な構成要素として、接着剤は3L-FCCL製品の性能と品質を直接左右します。フレックスCCLに使用される接着剤には、ポリエステル系、アクリル系、エポキシまたは変性エポキシ系、PI系、フェノール‐PVB系などがあります。現在では、アクリル系接着剤とエポキシ系接着剤が広く用いられています。
フレキシブルCCLの開発動向
フレキシブルCCLは、将来において広範な応用分野が期待されている。同時に、高TgフレックスCCL、ハロゲンフリーおよびリンフリーフレックスCCL、高速フレックスCCL、超薄型フレックスCCLなど、新しいタイプのフレキシブルCCLに関して、多くの進展が研究者によって達成されている。
・高TgフレックスCCL3L-FCCLに関して言えば、高TgフレックスCCLの要点は、接着剤の耐熱性向上にある。3L-FCCLに用いられる接着剤は現在、主にエポキシ樹脂とアクリル酸である。その結果として、高TgフレックスCCLは、寸法安定性、絶縁性および耐薬品性をまず確保したうえで、製造コストをできるだけ低く抑えなければならない。
・ハロゲンフリーかつリンフリーの難燃フレックスCCLEU 規制の施行と人々の環境保護への要請により、フレックス CCL の新たな開発目標は、ハロゲンフリーおよびリンフリーとなっている。
・高速フレックスCCL近年では信号伝送の高周波化・高速化が進み、高周波および高速に関する新たなニーズが求められるようになっている。
・超薄フレックスCCL電子製品の軽量化需要がフレックスCCLに広がっており、これが超薄型フレックスCCLの主な要因となっています。
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