PCBラミネーションは、 PCB製造これは、回路を含むコア層をプリント基板積層材料のシートで「挟む」という方法です。適切な積層は、耐久性の高いプリント基板を製造するために不可欠であり、その寿命を通して機械的ストレスや熱ストレスに耐えることができます。
では、PCBラミネーションとは一体何であり、なぜ重要なのでしょうか？ラミネーションとは、ラミネートと呼ばれる絶縁材料のシートを熱と圧力を加えて導電性の銅層に永久的に接着するプロセスを指します。これにより、 多層基板 回路は内部に安全に密封されています。PCBラミネーションは、構造的な剛性を提供し、銅を環境から保護するとともに、導電層間を絶縁して短絡を防ぐため重要です。
この初心者向けガイドでは、PCBに使用される様々な種類のラミネートについて解説し、ラミネート工程を段階的に解説するとともに、ラミネートを選ぶ際に考慮すべき重要な要素を検証します。さあ、始めましょう！
プリント基板積層板の種類
PCBの絶縁層に使用されるラミネート材料にはいくつかの種類があります。最も一般的なものには以下のものがあります。
FR-4ラミネート
現在最も広く使用されているラミネート材料は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂であるFR-4です。この材料は、性能、コスト、入手可能性のバランスに優れています。ガラス繊維を織り込んだ補強材は、基板に機械的な剛性と強度を与えます。エポキシ樹脂系は電気絶縁性を付与し、硬化時に層同士を接着します。
FR-4回路基板積層板は、ガラス繊維の種類、樹脂含有量、重量など、様々なメーカーから入手可能です。電気特性としては、 誘電率 樹脂の化学組成を調整することで、調整が可能です。FR-4は比較的安価で汎用性が高いため、多くの一般的な回路基板用途に適しています。
CEM-1ラミネート
コスト重視の用途では、FR-1の低コストな代替品としてCEM-4ラミネートを使用できます。CEM-1は、グラスファイバーではなくセルロース紙で強化された複合エポキシ樹脂を使用しています。
セルロース紙繊維はガラス繊維ほど強度がないため、CEM-1は機械的特性が低下します。また、吸湿性も高くなります。しかし、材料コストは大幅に低いため、性能要件がそれほど厳しくない場合はPCBコストをいくらか削減できます。
ポリイミドラミネート
カプトンのようなポリイミドフィルムは、優れた熱安定性と耐薬品性を備えています。そのため、フレキシブルPCB用途に適しています。回路を繰り返し曲げるには、堅牢な積層板が必要です。ポリイミドフィルムは300℃を超えるガラス転移温度を有し、非常に高い耐熱性を備えています。この耐熱性により、ポリイミドベースのフレキシブル回路は高温環境でも使用可能です。一般的な用途としては、航空宇宙システムの電子機器などが挙げられます。
高周波/高速
最適な電気性能を実現するよう設計された特殊なプリント回路基板ラミネートは、 高周波 PCB 高速デジタルPCB。誘電率や誘電正接といった重要な特性を最小限に抑え、高速伝送時の信号品質を維持します。
高周波／高速積層材料として一般的に使用される材料には、マイクログラスファイバーで強化されたPTFE（テフロン）複合材料があります。セラミック充填PTFEブレンドも使用されます。これらの材料の誘電特性は、対象用途に合わせて精密に調整可能です。
金属被覆積層板
金属被覆積層板は、銅やアルミニウムなどの金属箔を誘電体基板の片面または両面に接着した構造です。これにより、 メタルコアPCB中央に金属層があり、熱を拡散・放散します。
アルミクラッドラミネートは、熱放散に最も優れた熱伝導率を提供します。 銅張積層板 優れた熱特性も備えています。これらの金属ベースの基板は、熱管理が重要な高出力電子機器に最適です。
PCB積層プロセスのステップバイステップの説明
- 表面処理
このプロセスでは、パネルを徹底的に洗浄し、精製水で洗い流し、腐食した銅の表面と指紋を除去し、残留物を除去します。
- マイクロエッチング
マイクロエッチングでは、あらかじめめっきされた銅箔を酸で酸化します。この方法により、銅層の均一性が確保され、パッドや配線など、電気信号の伝送に不可欠な特定の領域がプロセス中に露出することなく保護されます。
- 表面処理
黒色酸化物浴を使用して、PCB に細心の注意を払った表面処理を施し、エポキシ樹脂の接着性を高め、剥離の問題を効果的に回避します。
- 内層スタックアップ
工程のこの段階では、オペレーターが内側の層を慎重に整え、 プリプレグ 正しい順序でリベットマシンを使用して慎重に接合します。
- フルスタックアセンブリ
組み立てられた積層体は、銅箔とステンレス鋼板の間に挟まれます。ステンレス鋼板は、ラミネート加工時の反りや損傷を防ぎます。この組み立てられた積層体は、ラミネート加工機に投入されます。
- PCBラミネーション
サンドイッチアセンブリは、加熱された油圧ラミネートプレス機に投入されます。熱と圧力によって、プリプレグ層は軟化して流動化し、エポキシ樹脂が硬化します。これにより、各層が接合され、強固なラミネート基板が形成されます。PCBラミネート加工は、通常、加熱と圧力下で1～2時間かかります。
- 冷却
ラミネーション後、硬化したアセンブリは冷却プレスに移されます。加圧冷却により、温度低下による反りや内部応力の発生を防ぎます。
- デタック
室温に達すると、ステンレス鋼板は積層板から剥がされ、外側の銅箔層が露出します。
- 穴の位置合わせ
X線検査により、積層後の内層穴の位置合わせを検査します。高圧接合工程におけるずれも検出されます。すべての層が再整合するまで、穴のバリ取りとリーマ加工を行い、PCB層間の信頼性の高い接続を確保します。
回路基板ラミネートを選ぶ際に考慮すべき要素
ラミネートのオプションは豊富にあるため、製品要件と PCB 設計上の考慮事項に基づいて適切な材料を選択することが重要です。
品質管理 - サプライヤーには、積層板に適切な材料が使用され、すべての仕様を満たしていることを示す文書の提出を求めます。試験報告書と品質証明書を精査し、基板が性能要件を満たしていることを確認します。誘電率 - PCB積層板上の信号伝播速度とインピーダンス制御は、誘電率の影響を受けます。誘電率が低いほど、高速設計における迅速な信号伝送が可能になります。
損失正接 – 高周波領域において、損失正接はラミネート材の吸収によって失われる信号量を表します。損失正接の値が低いほど、信号損失が最小限に抑えられ、全体的な信号品質が向上します。
熱伝導率 – 熱が積層板をどれだけ速く移動するかを表します。熱伝導率が高いほど、基板上の高温部品からの熱放散が効率的に行われ、最適な温度調節が実現します。
熱膨張係数（CTE） - この係数は、温度上昇に伴う積層板の膨張量を表します。積層板と銅層間のCTEを均一にすることで熱応力が軽減され、PCBの安定性が向上します。
ガラス転移温度（Tg） – Tgは、積層板が硬質状態から軟質状態へと転移する温度です。過熱による損傷を防ぐため、TgはPCBの最高動作温度より少なくとも50℃高く設定する必要があります。これにより、基板の構造的な損傷が防止されます。
表面抵抗率 - ラミネートの表面抵抗率が理想的な103平方メートルあたり109～XNUMXメガオームの範囲内にあることを確認してください。湿度と温度は値に影響します。想定される環境条件下でも要件を満たすラミネートを選択してください。
最終的な考え
PCBラミネーションは、製造工程の一部のように思われがちですが、PCB製造において極めて重要なプロセスです。適切な回路基板用ラミネート材料を使用し、綿密なラミネート工程に従うことで、信頼性が高く高性能な回路基板を製造することができます。最良の結果を得るには、ラミネート材料の選定と最先端のラミネート工程に精通したメーカーと提携することをお勧めします。この初心者向けガイドで基礎を学んだことで、より深く掘り下げ、次のPCB設計においてラミネーションを不可欠な要素として検討する準備が整いました。ご質問等ございましたら、お気軽にお問い合わせください。 当社のPCBスペシャリストにお問い合わせください.
