1. FPC材料の切断
特定の材料を除いて、フレキシブルプリント回路に使用される材料のほとんどは （FPC）はロール状で提供されます。すべての工程でロールベースの技術が必要なわけではないため、両面フレキシブルPCBの金属化穴あけ加工など、一部の工程ではシート状の材料を使用する必要があります。両面フレキシブルPCBの最初のステップは、材料をシート状に切断することです。
フレキシブル銅張積層板は機械的ストレスに対する耐性が非常に低く、損傷しやすいです。切断工程で損傷が発生すると、後続工程の歩留まりに重大な影響を与える可能性があります。そのため、切断は一見簡単そうに見えますが、材料の品質を確保するためには細心の注意を払う必要があります。少量生産の場合は、手動切断機またはロータリーカッターを使用できます。大量生産の場合は、自動切断機が適しています。
片面、両面銅張積層板、カバーフィルムなど、あらゆる材料の切断精度は±0.33mmに達します。切断工程は信頼性が高く、切断された材料は自動的にきれいに積み重ねられるため、出力時に手作業による処理は不要です。この工程により材料へのダメージは最小限に抑えられ、シワや傷もほとんど発生しません。さらに、高度な設備により、切断精度は±XNUMXmmです。 FPC ロール状にエッチングされたアライメントパターンを光学センサーで検出し、0.3mmの切断精度を実現しています。ただし、切断端は後続工程のアライメントには使用しないでください。
2. FPC穴あけ
リジッドプリント基板（PCB）と同様に、 フレキシブルPCB CNCドリルで穴あけ加工が可能です。しかし、CNCドリルは、金属化されたスルーホールを有するロールベースの両面回路には適していません。回路設計の高密度化とスルーホール径の縮小に伴い、CNCドリルの限界から、プラズマエッチング、レーザードリル、マイクロパンチング、化学エッチングといった他の穴あけ加工技術が採用されるようになりました。これらの新しい技術は、ロールベースのプロセス要件との互換性がより高くなっています。
CNCドリル
両面フレキシブルPCBのスルーホールのほとんどは、依然として CNCマシンこれらのCNCマシンは、リジッドPCB用のものと基本的に同じですが、条件が若干異なります。フレキシブルPCBは薄いため、複数枚を重ねて穴あけ加工が可能です。条件が良ければ、10～15枚を同時に穴あけ加工することも可能です。バッキングシートやカバーシートには、フェノール樹脂製の紙ラミネートやガラス繊維エポキシラミネート、あるいは厚さ0.2～0.4mmのアルミ板などを使用できます。フレキシブルPCB用のドリルビットは市販されており、リジッドPCB用のドリルビットはフレキシブルPCBにも使用できます。
穴あけ加工、カバーフィルムの切削加工、補強板の成形条件は概ね同様です。しかし、フレキシブルPCB材料に使用されている接着剤は柔らかいため、ドリルビットに付着しやすいため、ドリルビットの状態を頻繁に点検し、回転速度を適切に上げる必要があります。多層フレキシブルPCBや多層フレキシブルPCBの穴あけ加工では、特に注意が必要です。 リジッドフレックスPCB.
打ち抜き
マイクロパンチングは新しい技術ではなく、量産分野でも利用されてきました。ロールベースの工程は連続生産であるため、貫通穴をロール状に打ち抜くケースが多く見られます。しかし、量産パンチングは穴径0.6～0.8mm程度が限界であり、CNCドリル加工に比べて加工時間が長く、手作業が必要になります。また、初期工程では大型の寸法を扱うことが多く、パンチング金型も大型化・高コスト化します。量産化はコスト削減につながりますが、設備の減価償却費は大きく、小ロット生産においてはCNCドリル加工の方が柔軟性とコスト効率に優れています。
しかし近年、パンチングダイの精度とCNCドリル加工は飛躍的な進歩を遂げ、フレキシブルPCBへのパンチング加工がより現実的になりました。最新のダイ技術では、基板厚75µmの接着剤不要の銅張積層板に、最小25µmの穴を開けることができます。適切な条件下では、最小50µmの穴も打ち抜くことが可能です。パンチングマシンも自動化され、より小型のダイが利用可能になったことで、フレキシブルPCBへのパンチング加工も現実的な選択肢となっています。しかしながら、CNCドリル加工もパンチ加工も、止まり穴加工には適していません。
レーザー穴あけ
レーザー技術は、極めて微細なスルーホールの穴あけを可能にします。フレキシブルPCBには、エキシマレーザー、CO₂レーザー、YAG（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザー、アルゴンレーザーなど、数種類のレーザー穴あけ機が使用されています。
CO₂レーザーは絶縁層のみを加工できますが、YAGレーザーは絶縁層と銅箔の両方を加工できます。絶縁層の加工は銅箔の加工よりもはるかに高速であるため、1つのレーザーですべての加工工程を加工するのは非効率的です。通常、最初に銅箔をエッチングして穴パターンを形成し、次に絶縁層を除去してスルーホールを形成します。この方法では、レーザーで非常に小さな穴径を加工できます。ただし、上部の穴と下部の穴の位置合わせ精度によって穴径が制限される場合があります。ブラインドビアの場合、片側の銅箔のみがエッチングされるため、垂直方向の位置合わせの問題は発生しません。
エキシマレーザーは、極めて微細な穴あけ加工が可能です。エキシマレーザーは紫外線を用いて基材樹脂の分子構造を直接分解するため、発熱が最小限に抑えられ、穴周辺へのダメージも最小限に抑えられます。その結果、滑らかで垂直な穴壁が得られます。レーザービームをさらに細くすることで、直径10～20µmの穴あけ加工が可能になります。しかし、アスペクト比が大きくなると、湿式銅めっきはますます困難になります。
エキシマレーザーによる穴あけ加工における重要な課題は、樹脂の分解によって穴壁にカーボンブラックの残留物が発生し、めっき前に除去する必要があることです。さらに、レーザーの均一性が低いため、止まり穴加工時に竹のような残留物が発生することがあります。エキシマレーザーによる穴あけ加工の最大の課題は、速度が遅くコストが高いことです。そのため、非常に小さな穴を高精度かつ高い信頼性で加工する必要がある用途にしか適用できません。
一方、CO₂レーザードリルは、加工速度がはるかに速く、コストも低いものの、穴品質は劣り、通常、直径は70～100µmです。しかし、加工速度はエキシマレーザーよりもはるかに速いため、特に高密度の穴アレイ加工においては、CO₂レーザードリルの方がコスト効率に優れています。
CO₂レーザーを用いてブラインドビアを穿孔する場合、レーザーが銅表面にのみ到達することが重要です。表面から有機物を除去する必要はありませんが、銅表面を洗浄するために化学エッチングまたはプラズマエッチングによる後処理が必要になる場合があります。
3. ホールメタライゼーション
フレキシブルPCBのホールメタライゼーションプロセスは、 リジッドPCB近年の進歩により、化学めっきは炭素系導電層を用いた直接めっきに置き換えられました。この技術はフレキシブルPCBの製造にも導入されています。
フレキシブルPCBは柔らかいため、メタライゼーション中に基板を固定するために特殊な固定具が必要です。これらの固定具は、PCBを所定の位置に保持するだけでなく、めっき槽内での安定性も確保します。固定具がないと、銅めっきの厚さが不均一になり、エッチング中にショートやブリッジなどの問題が発生する可能性があります。均一な銅めっきを実現するには、フレキシブルPCBを固定具内でしっかりと張る必要があり、電極の配置にも細心の注意を払う必要があります。
4. 銅箔表面洗浄
レジストマスクの密着性を高めるため、レジストを塗布する前に銅箔表面を洗浄する必要があります。一見単純なプロセスに見えますが、フレキシブル基板の場合は特別な注意が必要です。
一般的に、洗浄には化学的方法と機械的方法の両方が用いられます。精密パターンの場合は、両方の方法を組み合わせることがよくあります。機械的なブラッシングは扱いが難しい場合があります。ブラシが硬すぎると銅箔を傷つける可能性があり、柔らかすぎると洗浄が不十分になる可能性があります。一般的にはナイロンブラシが使用され、ブラシの長さと硬度を慎重に選択する必要があります。コンベアベルトの上には2つのブラシローラーが配置され、ベルトの移動方向と反対方向に回転します。しかし、ブラシローラーからの過度の圧力は基板を引き伸ばし、寸法変化につながる可能性があります。
銅表面が適切に洗浄されていないと、レジストマスクの密着性が低下し、エッチング工程の歩留まりが低下します。近年の銅箔積層板の品質向上により、片面回路では表面洗浄を省略することが可能です。ただし、100µm未満の精密パターンでは、表面洗浄 依然として不可欠です。
