フレキシブル基板実装の工程と注意点

フレキシブル基板（FPC）は、折り曲げたり形を変えたりできる基板であり、スマホやノートPC、ウェアラブルデバイスなど、複雑な構造を要する電気機器に使用される基板です。本記事では、フレキシブル基板の特徴と実装工程でのポイント、よくある不良・対策についてまとめました。

フレキシブル基板とは？
リジッド基板との違い

フレキシブル基板（FPC）とは、紙のように薄く軽い基板で、折り曲げる柔軟性が備わっています。
一般的なリジッド基板は素材にガラスエポキシ樹脂などを用いており、硬い板のような性質を持ちますが、フレキシブル基板はポリイミドフィルムなどの薄い絶縁性フィルムが主な素材です。

リジッド基板は強度があり、部品を固定する役割を担っています。
一方、フレキシブル基板はその柔軟性からリジッド基板同士を接続したり、ヒンジ部分など動きのある部分に配線を通したりする場合に活用されやすいです。

フレキシブル基板は軽量でも導電性・耐熱性に優れており、バッテリー駆動の製品にも用いられています。
ただし、静電気が発生しやすい環境だと回路にダメージを与える可能性があるため、注意が必要です。

フレキシブル基板実装の
ポイント

治具への固定・搬送

フレキシブル基板は柔軟性が高いというメリットがあるものの、部品を配置する際やはんだ付け中にずれやすく、実装機でも安定して搬送できない場合もあります。
位置ずれを防ぐためにも、専用の治具（パレット・キャリアなど）が必要です。

マウント工程での位置精度

フレキシブル基板への部品実装ではSMT実装（表面実装）が一般的な手法として用いられますが、リジッド基板のような剛性がなく、マウンターでの取り扱いが困難です。

場合によっては実装作業中に変形や反りが発生する可能性もあるため、マウント工程では治具を活用するのはもちろん、位置精度を高めることも重要となります。

リフロー工程での熱管理

SMT実装には、クリームはんだを溶かして部品と基板を接着させる「リフロー工程」があります。

はんだを溶かすためにリフロー炉へ投入しますが、フレキシブル基板は熱容量が小さく、急な温度変化によってダメージを受けたり、不均一に熱が入ることでたわみが発生したりする可能性もあるでしょう。

そのため、リフロー工程では適切な温度プロファイルを設定し、過熱や温度ムラを防ぐことが大切です。

治具外しと検査

実装後は慎重に治具から取り外し、外観検査・導通検査を実施します。
フレキシブル基板では目視だと不良を発見できない可能性もあるため、マイクロスコープや工業用顕微鏡を使った外観検査が必要です。
位置ずれがないか確認するために、自動光学検査（AOI）や手動検査でチェックしてみてください。

フレキシブル基板実装で
よくある不良と対策

部品の位置ずれ

フレキシブル基板は柔軟性の高さから、温度変化や搬送時にかかる応力で伸縮・変形が起きやすく、部品の位置がずれやすい傾向にあります。
対策としては、専用治具を使って基板を固定したり、リフロー炉の温度プロファイルを調整したりすることで、位置精度の向上が期待できるでしょう。

はんだ接合部の剥離

薄く繊細なフレキシブル基板は、はんだ付け工程で不良が発生しやすく、接合部が剥離する可能性もあります。
接合部の剥離は、適切な温度管理を行ったはんだごての使用や、作業中の変形を防止するための平面な治具や耐熱マットの使用などで、リスクを減らすことも可能です。

基板の変形・反り

フレキシブル基板は柔軟性があるため、実装部に曲がり・反りが発生しやすくなります。
基板が変形することで実装不良や接合不良を引き起こす可能性もあるでしょう。
実装部分の高さを調整しながら、適切に補強板を設置することで、実装信頼性の向上が期待できます。

フレキシブル基板の
実装を依頼するには

フレキシブル基板の実装は、専用設備と経験を持つ業者に依頼することが、品質を維持するための前提条件となります。

また、いきなり実装するのではなく、まずは試作から入ることで設計の検証と精度確認を同時並行で進められるでしょう。
試作の依頼も検討している方は、以下もあわせてご覧ください。

このメディアでは、フレキシブル基板における小ロット製造・試作から、調達まで対応してくれる基板実装メーカー・業者を紹介しています。
信頼できる依頼先を探している担当者の方は、ぜひご参考ください。