補強材を追加し、強力な接着剤を使用することで、フレキシブル プリント回路 (FPC) をより強くすることができます。最近の研究によると、FPC の破損の約 50% を占める FPC の破れなどの問題を避けるために、FPC を慎重に取り扱うことが重要です。 FPC の故障の約半分は引き裂きが原因です。損傷を防ぎ、問題に迅速に対処することで、FPC の強度と信頼性を長期間維持することができます。

重要なポイント

FPC を強化し、破れを防ぐために、曲げ部分やコネクタの近くに補強材と強力な接着剤を置きます。 FPC を曲げたときに亀裂や破損が生じないように、曲げ半径の規則に厳密に従ってください。ストレスや損傷を軽減するために、FPC の端を持ち、乾燥した安全な場所に保管してください。 FPC に亀裂、パッドの浮き、部品の緩みがないか頻繁にチェックして、問題を早期に発見し、回路の正常な動作を維持できるようにします。小さな破れははんだ付け、ワイヤーラップ、または導電性エポキシで修正しますが、損傷が大きい場合は専門家に助けを求めてください。

FPCの種類と弱点

一般的な FPC 構造

エレクトロニクス分野では、いくつかの主要なタイプのフレキシブル プリント回路 (FPC) が見られます。それぞれのタイプには異なる構造と目的があります。最も一般的なものは次のとおりです。

• ワンタイムフォールドFPC
  これらは、回路を 1 回だけ折りたたむ必要がある場合に使用します。繰り返しの曲げにはうまく対応できません。
• 静的フレキシブル回路基板
  これらの FPC は組み立て時にのみ曲がります。その後、彼らは同じ位置に留まります。
• ダイナミックフレキシブル基板
  何度も曲げたり動かしたりする必要があるデバイスには、これらを選択します。何千もの曲げにも対応できます。

FPC は銅層の数によっても異なります。

• 単層FPC片面に銅箔が付いています。
• 2層FPC両面に銅があり、多くの場合、追加のカバー層が付いています。
• 多層FPC複雑な回路の場合は、複数の単層または二重層を積み重ねます。

銅箔の種類も重要です。圧延された軟銅箔は柔軟性を高め、亀裂の発生を防ぎます。電解蒸着銅箔は硬く、割れやすいです。銅とベース層の間の良好な接着により、FPC がより強力になります。一部の FPC は、柔軟性を向上させるために特殊な接着剤または接着剤不使用のコアを使用しています。

ヒント：曲線配線とティアドロップ パッドの設計により、ストレスが軽減され、FPC が長持ちします。

ストレスがかかりやすい部位

FPC の特定の弱点に注意する必要があります。多くの場合、最初に失敗するのは次の領域です。

• 層間剥離と亀裂
  曲げたり折りたたんだりすると、層が剥がれたり亀裂が入ったりする可能性があります。
• 傷と酸化
  取り扱いを誤ったり、空気にさらされたりすると、表面が損傷する可能性があります。
• コンポーネントの位置ずれ
  パーツが一直線に並んでいないと、ストレスポイントが発生する可能性があります。
• はんだの欠陥
  はんだまたははんだブリッジが少なすぎると、接続が弱くなる可能性があります。
• 熱応力
  加熱と冷却のサイクルにより、痕跡に亀裂が入ったり、層が剥がれたりする可能性があります。
• 接着不良
  層間の接着が不十分な場合、剥離や剥離が発生します。
• 絶縁破壊
  高電圧により絶縁が破壊され、ショートが発生する可能性があります。

これらの問題は、目視検査、X 線検査、曲げ試験、熱サイクルによって発見できます。これらのストレスがかかりやすい領域に注意を払うことで、故障を防ぎ、FPC の信頼性を保つことができます。

補強材

補強材のオプション

補強材を追加することで FPC を強化できます。補強材は、重い部品を曲げたり保持したりする場所の引き裂きを防ぐのに役立ちます。選択できるさまざまな補強材があります。材質ごとに強度、耐熱性、価格が異なります。

PI、FR4、アルミニウム、スチールはすべて高熱に適しています。 PI 補強材は簡単に曲がり、化学薬品にも耐性があります。アルミニウムとスチールは最も強度があり、熱に役立ちますが、熱膨張に注意する必要があります。 PET は、はんだ付けを必要としない安価なプロジェクトに適しています。

ヒント: はんだ接合部の近くには FR4 やスチールなどの補強材を使用してください。これにより、曲がりが止まり、引き裂きが防止されます。

接着剤および付属品

補強材を FPC に貼り付けるには強力な接着剤が必要です。適切な接着剤は、回路を曲げたり加熱したりするときに層をつなぎ合わせます。これらの接着剤は経年変化後も強力なままであり、よく曲がるデバイスでも機能します。

特別なテープは 260°C まで耐えることができ、ポリイミドにしっかりと貼り付きます。このテープはストレス下でも少なくとも 2 週間は剥離強度を維持します。変性アクリルベースの PSA は 15 N/cm 以上の剥離強度をもたらし、層間剥離の防止に役立ちます。シリコーンやポリウレタンなどの低弾性接着剤は柔軟性を保ち、何度曲げても長持ちします。

注記：接着剤は常に補強材と FPC の素材に合わせてください。これにより、補強材が長持ちし、回路が裂けるのを防ぎます。

補強材の適用

準備手順

最初に FPC と補強材を準備する必要があります。何よりもまず。 FR4、ポリイミド、アルミニウムなどの補強材を選択してください。プロジェクトに合わせて補強材を適切な形状にカットします。接着剤の付着を良くするために、補強材の表面をきれいにするか粗くします。スティフナーが FPC レイアウトに適合しているかどうかを確認します。穴とエッジが一致するように、補強材を FPC に合わせます。これは、後で間違いを避けるのに役立ちます。

ヒント：レーザー切断により、スティフナーの形状が非常に正確になります。滑らかなエッジを実現し、補強材が適切にフィットするのを助けます。

添付プロセス

FPC に補強材を取り付けるにはさまざまな方法があります。最適な方法は、材料と必要な強度によって異なります。一般的な方法は次のとおりです。

接着剤による接着: アクリル、エポキシ、またはポリイミド接着剤を使用します。補強材と FPC に適合する接着剤を選択してください。ダイカット形状により、接着ラインをきれいに仕上げることができます。

• はんだ付け：金属補強材を取り付けるには、はんだペーストを使用します。 FPCを傷つけないように熱に注意してください。小さなスポットには手はんだ付けが適しています。
• 圧入:金属製補強材には圧入部品を含めることができます。これにより、補強材が所定の位置にロックされ、必要に応じて取り外すことができます。
• クリップ:金属製のクリップまたは留め具が補強材をしっかりと固定します。簡単に着脱できます。
• ネジ:FPC を通って補強材にネジを入れます。これによりしっかりと固定され、必要に応じて修正できます。
• リベット留め:リベットは補強材を所定の位置に保持します。スティフナーを変更したい場合は、ドリルで穴を開けることができます。

注記：FPCの用途に合わせた取り付け方法をお選びください。ネジまたはリベットは、耐久性の高い箇所に最適です。

トリミングと仕上げ

取り付けた後、余分な補強材を切り取ります。レーザー切断または特別なツールを使用してエッジを整形します。鋭い角や粗い部分がないことを確認してください。滑らかなエッジは引き裂きを防ぎ、FPC をより安全にします。隙間や整列していない部分を探します。次に進む前に問題を解決してください。残ったほこりや接着剤を取り除くためにそのエリアを掃除します。

優れた補強仕上げにより、FPC の強度と安全性が維持されます。次のステップの前に、必ず作業内容を確認してください。

FPCの破れ防止

ティアガード

曲がったり応力がかかる場所にティアガードを使用すると、フレキシブル プリント回路を安全に保つことができます。ティアガードは盾のような役割を果たします。これらは亀裂の拡大を防ぎ、回路の強度を維持するのに役立ちます。 FPC が裂ける可能性が最も高い内側の曲がりや角にティア ガードを取り付けます。これらのガードには、追加のポリイミド層、ガラス布、またはアラミド繊維を使用できます。一部のエンジニアは、応力を制御して裂け目を止めるために、角に穴を開けたり、溝を入れたりします。

ヒント：角を丸くし、鋭角にしないでください。滑らかな曲線により力が分散され、引き裂きのリスクが軽減されます。

以下は、エンジニアが損傷を阻止する方法を示した表です。

より良い結果を得るために、これらのアイデアを複数使用できます。

曲げ半径のガイドライン

FPC の引き裂きを防ぐには、曲げ半径の規則に従う必要があります。曲げ半径は、回路を中断せずに作成できる最小の曲線です。曲げすぎると亀裂が入ったり、層が剥がれたりする可能性があります。 IPC-2223 規格では、FPC の厚さと層の数に基づいたルールが規定されています。

単層 FPC の場合、静的曲げには厚さの少なくとも 6 倍の曲げ半径を使用します。動的に曲げる場合は、少なくとも 10 倍の厚さを使用します。

2 層 FPC の場合、静的曲げの場合は厚さの 10 倍、動的曲げの場合は 20 倍の曲げ半径を使用します。

多層 FPC の場合、静的曲げの場合は厚さの 15 ～ 30 倍、動的曲げの場合は最大 40 倍の曲げ半径を使用します。

また、鋭い角を使用したり、補強材の厚さを急激に変更したりしないでください。これらのスポットは弱くなる可能性があります。より良く曲がりやすくするために、中立軸を FPC スタックの中央に置きます。柔軟性を高めるために、電着銅の代わりに圧延アニール銅を使用します。

注記：トレースが高屈曲箇所を横切らないように配線を計画してください。曲がった道はストレスの蓄積を防ぐのに役立ちます。

ベストプラクティスの取り扱い

組み立てや修理の際に注意することで、FPC の破れの可能性を低くすることができます。 FPC は常に端を持ってください。これにより、回路を曲げたり折りたたんだりすることがなくなります。 FPC は温度と湿度が安定した部屋に保管してください。静電気を防ぐために静電気防止袋を使用してください。

従うべきベスト プラクティスをいくつか示します。

• コネクタの端に補強材や柔軟な接着剤などの張力緩和を追加します。
• 曲げ領域にビア、パッド、または部品を配置しないでください。
• 大きなコーナー半径と滑らかなトレース パスを使用して応力を軽減します。
• 取り付けるときに回路をあまり曲げないでください。
• 動きを止めるために、適切なハードウェアを使用して FPC を所定の位置に保持します。
• 問題を早期に発見するために、組み立て前に各 FPC をチェックしてください。
• 屈曲が多い回路には圧延焼鈍銅を使用してください。

• 部品を応力の高い箇所から遠ざけてください。
• トレースを広げて、鋭い曲げを使用しないでください。
• シミュレーション ツールを使用して、デザインを作成する前にチェックします。

ヒント：早めにレイアウトを計画してください。適切な配線とスマートな部品配置により、FPC の寿命が長くなります。

これらの手順に従うと、FPC が破損する可能性が低くなり、回路が正常に動作し続けることができます。

FPCの破れ補修

FPCの破れが発生した場合は、多くの場合修正できます。修復を長持ちさせるには、正しい手順とツールを使用する必要があります。ここでは、壊れたトレース、パッド、コネクタを修復する方法をいくつか紹介します。

1.削りとはんだ付け技術

• 削ったりはんだ付けしたりすると、FPC の多くの問題を解決できます。これは壊れたトレースまたはパッドに機能します。その方法は次のとおりです。
• 問題を診断する
  マルチメーターを使用して、配線の断線や短絡を確認してください。虫眼鏡で FPC を観察し、亀裂やパッドの浮きを見つけます。
• 分解して準備する
  小さなドライバーを使ってデバイスを分解します。損傷した箇所をイソプロピルアルコールで拭き、乾燥させます。
• エリアを削り取る
  鋭利なナイフを使用して、はんだマスクを削り取ります。これは銅のトレースを示しています。跡を切らないように優しく行ってください。
• スズ・ザ・トレース
  フラックスを少し塗ります。はんだごてを使用して、銅にはんだを追加します。
• はんだ付けして修理する
  新しいパッドまたはトレースが必要な場合は、別の PCB から一部を切り取ります。錫メッキをして、露出した部分にはんだ付けします。ラップジョイントを作ります。
• クリーニングとテスト
  再度イソプロピルアルコールで汚れを拭きます。マルチメーターを使用して、修復が機能するかどうかをテストします。
• 再組み立てして確認する
  デバイスを元に戻します。正しく動作するかどうかを確認してください。

ヒント：常に静電気防止ツールを使用し、安全具を着用してください。これにより、あなたと FPC が安全に保たれます。

はんだごて、はんだ吸い取りポンプ、フラックス、はんだ線、ピンセット、拡大鏡が必要です。これらの手順は、多くの場合、FPC の破れを修正するのに役立ちます。

ワイヤーラップとオーバーラップの修理

損傷が大きすぎる場合は、ワイヤーラップまたはオーバーラップ修理を使用してください。これらは、大きなギャップや失われたトレースを修正するのに役立ちます。

• ワイヤー巻き付け修理:
  細いジャンパー線を使用して、切れた配線の両端を接続します。端の皮を剥ぎ、錫メッキをして、各端を銅にはんだ付けします。ショートを防ぐために、カプトンテープまたは別の絶縁体で固定箇所を覆います。
• オーバーラップ修復:
  薄い銅ストリップをカットするか、銅テープを使用します。両側を覆うように切れ目の上に置きます。ハンダ付けして絶縁します。

これらの方法は、トレースとパッドの両方に使用できます。デバイスを元に戻す前に、必ずマルチメーターを使用して修復をテストしてください。

これらの修復は、FPC の中程度の破れには効果的です。回路全体を交換できない場合に役立ちます。

導電性エポキシとゼブラ ストリップ

特別な修正には、導電性エポキシまたは ZEBRA ストリップを使用することもできます。これらは、はんだ付けできない場合や柔軟な修理が必要な場合に適しています。

• 導電性エポキシ:
  説明書に従ってエポキシを混合します。爪楊枝で壊れた跡またはパッドの上に置きます。 24時間ほど硬化させます。これは小さな破損にも機能し、回路を柔軟に保ちます。
• ゼブラ ストリップ:
  ZEBRA ストリップを使用して、特にコネクタ内のパッドまたはトレースを再接続します。 FPC とコネクタの間にストリップを並べます。それらを一緒に押してパスを修正します。

導電性エポキシは応急処置には適していますが、大電流の配線には使用しないでください。 ZEBRA ストリップはパッドとコネクタに最適です。

パッドとコネクタの修理のベストプラクティス

• 拡大鏡でその領域を見て、すべての損傷を見つけます。
• 小さな切れ目には銀の導電性インクまたは銅テープを使用してください。
• 熱を与えすぎるとパッドが剥がれる可能性がありますのでご注意ください。
• 古いコネクタを交換し、慎重に並べます。
• 強度を高めるためにエッジにカプトンテープを追加します。
• 修理後は必ず導通と機能をテストしてください。

層内部にひどい剥離や損傷が見られる場合は、専門家に助けを求めてください。一部の修理には、FPC を安全に保つために特別なツールとスキルが必要です。

これらの修復方法を使用すると、多くの FPC を修復し、長持ちさせることができます。

デザインのヒント

補強材の配置

適切な場所に補強材を入れることで、FPC をより強くすることができます。以下の賢いアイデアを試してみてください。

• 曲げ箇所の近くに補強材を置きます。これにより、弱い部分が安全に保たれ、破れを防ぐことができます。
• 部品を曲がる場所から遠ざけてください。これにより応力が軽減され、部品の破損が防止されます。
• 大きく曲がる層には、ポリイミドなどの強力で柔軟な素材を使用します。ポリイミドは何度曲げても壊れません。
• 常に曲げ半径の規則に従ってください。これにより応力が軽減され、ひび割れや破損を防ぐことができます。
• 大きな部品や高い部品を柔軟な場所に置かないでください。回路が曲がると、これらの部品が破損する可能性があります。
• 曲がり付近のパーツ間にスペースを空けてください。これにより、接触がなくなり、緊張が軽減されます。

ヒント：早めにレイアウトを計画してください。適切な補強材と部品の配置により、FPC が長持ちし、動作が向上します。

柔軟性と強度のバランス

FPC を設計するときは、柔軟性と強度のバランスを保つ必要があります。まずは最適な銅の種類と厚さを選択します。圧延焼鈍銅はよく曲がり、すぐに疲れません。最小曲げ半径の規則に従ってください。曲げを移動する場合は、少なくとも 6 倍の厚さを使用します。動かない曲げの場合は、厚さの 3 倍で十分です。痕跡や部品を応力の高い曲げから遠ざけてください。応力を分散するには、幅広のトレースや曲げ付近の銅の流し込みなどのストレイン リリーフを使用します。

フレキシブル部品にはポリイミド基板とカバーレイを選択してください。これらの材料は熱に強く、よく曲がります。硬い部分にはFR-4を使用してください。ストレスや剥離を防ぐために、素材が同じ速度で膨張することを確認してください。反りを防ぎ、FPC を平らに保つために、中心線の周りに均等に層を構築します。強力で柔軟な接着にはポリイミドベースの接着剤を使用してください。早めにメーカーと協力し、シミュレーション ツールを使用して設計をチェックしてください。応力を管理するために必要な箇所に補強材と張力緩和を追加します。

注記：これらのヒントに従えば、航空宇宙や医療機器などの難しい作業においても、FPC は強度と柔軟性を維持できます。

コストとメンテナンス

費用対効果の高い選択肢

あまりお金をかけずにFPCを強化できます。予算とプロジェクトのニーズに合った材料と方法を選択する必要があります。ポリイミド製補強材は、FR4 または金属製補強材よりも安価です。 PETは高い耐熱性を必要としない単純な回路に使用できます。 tesa® 8857 のような粘着テープは、一部の特殊な接着剤よりも低価格で強力な接着を実現します。

一般的な補強オプションを比較するのに役立つ表を次に示します。

補強材を一括注文するとコストを節約できます。カスタム形状の代わりに標準サイズを使用することもできます。すぐに硬化する接着剤を選択すると、人件費を削減できます。選択内容は常にアプリケーションに一致させる必要があります。これにより、不要な機能に余分な出費を避けることができます。

ヒント：大量に購入する前に、サプライヤーにサンプルを依頼できます。これは材料をテストし、無駄を避けるのに役立ちます。

点検とメンテナンス

FPC を正常に動作させるには、FPC を検査して保守する必要があります。定期的なチェックは問題を早期に発見するのに役立ちます。亀裂、層間剥離、コネクタの緩みがないかどうかを確認する必要があります。虫眼鏡や簡単な曲げテストを使用して、弱い部分を見つけることができます。

この簡単な検査チェックリストを試してください。

• 目に見える破れや亀裂がないか確認してください。
• パッドの浮きや補強材の剥がれを探します。
• コネクタがしっかりとフィットしているかどうかをテストします。
• FPC を軽く曲げて、隠れた損傷がないか確認します。
• 柔らかいブラシでホコリや汚れを取り除きます。

FPC は乾燥した涼しい場所に保管してください。保管には静電気防止袋を使用できます。損傷を見つけた場合は、前述の方法を使用してすぐに修復する必要があります。

注記：月に1回や毎回の使用前など、点検スケジュールを設定できます。これは、障害が発生する前に問題を発見するのに役立ちます。

強力な補強材、優れた接着剤を使用し、正しい方法で固定することで、FPC を長持ちさせることができます。研究によると、繊維強化と新素材により FPC がより丈夫になり、損傷が防止されます。常に予防策を講じ、適切な材料を選択し、FPC を頻繁にチェックして、長期間機能し続けるようにしてください。

FPC 補強のクイック チェックリスト:

最適な補強材と接着剤を選択する

正しい曲げ半径を使用する

損傷がないか確認し、接点を清掃します

FPC を保管する際は乾燥した平らな状態に保ってください。

不均一な銅や不良ラミネートを使用しないでください。

設計と手入れを少し変更することで、FPC を長持ちさせることができることに注意してください。

よくある質問

FPCの破れを防ぐ最善の方法は何ですか?

補強材と強力な接着剤を使用する必要があります。曲げやコネクタの近くに補強材を配置します。常に曲げ半径の規則に従ってください。 FPC は優しく扱ってください。これらの手順により、FPC をより長持ちさせることができます。

破れたFPCを自宅で修理できますか？

はい、小さな破れは修正できます。はんだごて、ジャンパー線、または導電性エポキシを使用します。まずそのエリアを掃除してください。マルチメーターを使用して修復をテストします。大きな破損の場合は専門業者に依頼してください。

FPC に損傷がないかチェックする頻度はどれくらいですか?

FPC は月に 1 回、または使用前に必ず確認してください。亀裂、パッドの浮き、コネクタの緩みがないか確認してください。早期にチェックすることで、問題が悪化する前に問題を発見することができます。

どの補強材を選択すればよいですか?

柔軟なスポットにはポリイミドを選択してください。コネクタ付近の強力なサポートには FR4 または金属を使用してください。 PET は、単純で低熱の作業に適しています。常にプロジェクトのニーズに合わせたマテリアルを選択してください。