導入
フレキシブルプリント基板をリジッド基板と同じようにはんだ付けできますか?完全ではありません。熱、動き、および接合応力は、フレキシブル プリント回路 (FPC) に大きく異なります。この記事では、FPC を準備し、正しくはんだ付けし、適切な方法を選択し、一般的な障害点を回避する方法を学びます。
はんだ付け前のフレキシブルプリント基板（FPC）の準備
FPC のはんだ付けがより敏感になる理由を理解する
あ フレキシブルプリント回路は、 熱が加わるとすぐにリジッド基板とは異なる動作をします。その基板は薄く、変形しやすく、取り扱い中にずれやすくなりますが、温度や滞留時間が高すぎると銅の下の接合システムが軟化する可能性があります。つまり、誤差の許容範囲は最初から小さいということです。
同時に、フレキシブルプリント回路が曲がっても、はんだ接合自体は堅いままです。この不一致は、FPC アセンブリにおける信頼性に関する最大の懸念事項の 1 つです。応力が制御されていない場合、曲げ力は回路本体で吸収されるのではなく、パッドのエッジ、銅配線、またはコンポーネントのリードに伝わります。そのため、FPC 上の良好なはんだ接合は、電気的接触だけを意味するものではありません。また、その後の機械的負担から関節を保護することにもつながります。
熱を加える前に、ボードを乾燥、洗浄、固定します。
はんだ付け前に、湿気と動きを実際のプロセスリスクとして扱う必要があります。フレキシブルプリント回路はリジッド基板よりも湿気を吸収しやすいため、熱が加わると閉じ込められた湿気によって膨れや剥離が発生する可能性が高くなります。必要に応じてボードを乾燥させると、特に素材が湿気の多い状態で保管されている場合、そのリスクを軽減できます。
表面の状態も同様に重要です。パッドは濡れが良くなるように十分に清潔である必要があり、作業領域はアイロンとの接触中に FPC がずれたり丸まったりしないように十分に安定している必要があります。熱が加えられているときに基板が動くと、アライメントがずれたり、パッドが損傷したりする可能性があります。実際には、フレキシブルプリント回路を安定した表面に固定することが、はんだ付けの品質を向上させる最も簡単な方法の 1 つです。
●はんだ付け前に湿気がないか確認してください。
● フラックスの前にパッドと接触部分をきれいにしてください。
●FPCが動かないように安定した面に固定してください。
制御された低ストレスのはんだ付けのための適切なツールを収集する
FPC 作業に最適なツールは、制御を向上させるツールです。温度制御された先の細いはんだごては、熱くて攻撃的なツールよりも便利です。適切なはんだまたは低残留はんだペースト、フラックス ペン、ピンセット、テープ、および拡大鏡はすべて、力を軽減し、配置精度を向上させるのに役立ちます。
目標はスピードではなく正確さです。フレキシブル プリント基板では、過度の圧力や視界不良により、接合部が形成される前に損傷が生じる可能性があります。セットアップを慎重に行うと、使用する熱、はんだ、力が軽減されます。これはまさに FPC アセンブリに必要なものです。
道具 |
なぜそれが重要なのか |
先の細いはんだごて |
熱の拡散を制限し、パッドへのアクセスを改善します |
フラックスペン |
濡れ性とはんだの流れを改善します |
ピンセット |
小さな部品を配置する際に安定します。 |
倍率 |
パッドのシフトやブリッジを早期にキャッチするのに役立ちます |
フレキシブルプリント回路を手ではんだ付けする方法
ジョイントを仕上げる前に、コンポーネントを位置合わせして仮止めします。
FPC の手はんだ付けは、熱を制御する前に動きを制御することから始まります。フレキシブル プリント回路を安定した面に置き、ピンセットまたはテープを使ってコンポーネントを注意深く並べ、最初に 1 つまたは 2 つの小さなタック ジョイントを作成します。パーツが固定されたら、ドリフトや回転に悩まされることなく、戻って残りのパッドを完成させることができます。
この方法は、平らに見えても表面がわずかに動く可能性があるため、フレキシブル プリント基板では特に役立ちます。最初のジョイントでのわずかなずれが、パーツ全体の位置ずれを引き起こす可能性があります。仮付けはんだ付けを使用すると、位置を早期にロックできるため、やり直しが減り、残りのはんだ付けプロセスがより予測可能になります。
●FPCが滑らないように固定してください。
● 加熱前に部品の位置を合わせてください。
● 反対側の点を先にタックします。
● パーツが安定してから残りのジョイントを完了します。
最小限の熱、圧力、はんだの使用
フレキシブルプリント回路を手作業ではんだ付けするための基本ルールは簡単です。完全な接合を形成するために、熱的および機械的負荷を最小限に抑えることです。長い滞留時間、高いチップ温度、または強い下向きの圧力により、銅の下の材料が柔らかくなり、接着強度が低下したり、パッドの浮きが促進されたりする可能性があります。これらの問題は、一見深刻ではないように見えますが、アセンブリの寿命を縮める可能性があります。
完全なジョイントには力は必要ありません。適切な熱伝達が必要です。清潔な錫メッキこて先、適切なフラックス、および少量のはんだは、効率的に熱を伝達するのに役立つため、必要以上に長くパッドの上に留まる必要はありません。 FPC では、材料が硬質 PCB 材料よりも過剰な熱に弱いため、これはさらに重要です。
小さなSMT部品やコネクタのはんだ付けには特に注意してください
小型 SMT コンポーネントはパッドが小さく、余分なはんだのマージンが限られているため、より厳密な制御が必要です。ファインピッチ部品では、はんだが多すぎると隣接する接点を橋渡しする可能性があり、熱が高すぎると部品がずれたり、パッド領域が歪んだりする可能性があります。小さな受動部品の場合は、少量のペーストまたははんだのみを塗布し、パッドと端子の両方にアイロンを短時間接触させます。
コネクタ領域はさらに注目に値します。フレキシブル プリント基板上のコネクタは、多くの場合、後で挿入力、ケーブルの引っ張り、または繰り返しの取り扱いを受ける遷移点の近くに位置します。そのため、コネクタ ゾーンは電気的および機械的なリスク ポイントになります。これらは通常、FPC 上の他の場所に取り付けられた大型の低応力コンポーネントよりも優れたサポートときれいなはんだ量制御を必要とします。
手はんだのフォーカスエリア |
注意深く見るべきもの |
ファインピッチICパッド |
ブリッジとパーツシフト |
小型の抵抗器とコンデンサー |
はんだ量過多と加熱ムラ |
コネクタの終端 |
ひずみの集中と整列 |
パッドエッジ |
浮き上がりや歪みの初期兆候 |
はんだ付け後はすぐに検査と清掃を行ってください
検査ははんだ付け直後に行う必要があり、後で別の作業として行うのではありません。まず、拡大して接合部の形状を確認し、はんだがパッドとコンポーネントの端子の両方に濡れていることを確認します。次に、フレキシブルプリント回路が次の組み立てステップに移る前に、導通をテストし、短絡がないか探します。
掃除もこの段階に属します。残留物が残っている場合は、プロセスが本当に洗浄不要の材料を中心に設計されている場合を除き、適切なクリーナーで除去してください。 FPC では、残留物によって小さなパッド領域の欠陥が隠れてしまい、後のチェックの信頼性が低下する可能性があります。検査と洗浄ははんだ付け品質の一部であり、オプションの仕上げステップではありません。
FPC アセンブリの適切なはんだ付け方法の選択
手はんだ付けが最適な場合
生産速度よりもプロセスの柔軟性が重要な場合、手はんだ付けが最良の選択となることがよくあります。これは、オペレーターが配置を調整したり、異常なレイアウトを処理したりする必要があるプロトタイプ、修理、エンジニアリング サンプル、および少量のビルドに適しています。フレキシブル プリント基板では、一部のアセンブリでは完全に自動化されたフローではなく、慎重なローカル サポートが必要なため、この追加の制御が貴重な場合があります。
それでも、手はんだ付けには限界があります。オペレーターのスキルに大きく依存するため、はんだの量、熱への曝露、接合形状を複数のユニット間で同一に保つのは困難です。また、個別の調整よりも再現性が重要な非常に細かいピッチのアセンブリにはあまり適していません。
フレキシブルプリント回路アセンブリにリフローはんだ付けが適している場合
一貫性が主な目標である場合、通常はリフローはんだ付けが表面実装 FPC アセンブリに適した方法です。はんだペーストの印刷、コンポーネントの配置、および加熱プロファイルが制御されると、リフローによって多くのパッドにわたってより均一な接合が一度に生成されます。そのため、再現性のある生産や高密度の SMT レイアウトには強力な選択肢となります。
それでも、このプロセスではリジッド ボードの設定を単純にコピーすることはできません。フレキシブル プリント回路には、基板、接着層、またはコンポーネント パッケージに過度のストレスがかからないように、適切な熱プロファイルと注意深いプロセス制御が必要です。リフローにより一貫性を向上させることができますが、これは FPC が制御され、十分にサポートされた方法で加熱された場合に限られます。
FPC に治具とキャリアが必要なことが多い理由
リジッド基板とは異なり、FPC は配置、輸送、または加熱中に自然に平らな状態を保つことができません。そのため、キャリアや備品はオプションではなく必須であることがよくあります。剛性の高いサポートにより、フレキシブル プリント回路は、はんだペーストの印刷、部品の配置、熱サイクル中も、カールしたり、ずれたり、たるんだりすることなく移動できます。
優れた固定具は位置合わせの精度も向上させ、デリケートな領域での取り扱いによる損傷を軽減します。言い換えれば、治具はボードを物理的に支えるだけではありません。また、プロセスの安定性もサポートします。
組立方法 |
主なサポートニーズ |
手はんだ付け |
接合形成中の局所的な安定化 |
リフローアセンブリ |
配置と加熱によるフルパネルのサポート |
波型プロセス |
はんだ領域が露出した硬い裏地 |
よくある FPC のはんだ付けミスとその回避方法
ジョイントの配置が曲げ領域に近すぎる
フレキシブル プリント回路の最も一般的な間違いの 1 つは、はんだ付けが開始される前に発生します。それは、パッド、ビア、またはコンポーネントの端子を曲げ経路に近付けすぎることです。フレキシブルプリント回路は動きを許容できますが、はんだ接合は許容できません。アセンブリが繰り返し曲げられると、剛性の高い接合部が応力集中点となり、歪みがパッドのエッジ、銅配線、またはリードの境界面に移動します。
こうして普通の動作が疲労に変わってしまうのです。静的なプロトタイプではレイアウトは許容範囲内に見えるかもしれませんが、折り曲げ、ねじり、または動的屈曲を繰り返すと、予想よりもはるかに早くジョイントが破損する可能性があります。より安全なアプローチは、可能な限り、はんだ付け領域を繰り返しの屈曲点、折り目、遷移から遠ざけることです。
フレキシブルプリント基板の過熱
FPC の熱による損傷は、最初はわずかであることがよくあります。温度が高すぎたり、滞留時間が長すぎると、銅の下の材料が柔らかくなり、結合が弱まり、パッドの移動、層間剥離、膨れ、または浮き上がりが発生する可能性があります。素材が柔らかくなっている間にアイロンでプレスすると、リスクが悪化するだけです。
これを回避する最善の方法は、最小限の有効熱のみを使用することです。通常、きれいなチップ、適切なフラックス、効率的な接触時間は、温度を上げたり強く押したりするよりも優れた解決策です。フレキシブル プリント基板では、低ストレスのプロセス制御により基板と接合部の両方が保護されます。
間違い |
故障モードの可能性が高い |
曲げパスに配置されたジョイント |
時間の経過とともに疲労亀裂が発生する |
過度の熱または滞留 |
膨れ、層間剥離、またはパッドの浮き |
柔らかくなったパッドに圧力をかける |
パッドのズレや密着力の低下 |
サポート移行に関するジョイント |
局所的なストレスと初期故障 |
高応力領域ではんだ接合部がサポートされていないままにする
見た目に良好なジョイントであっても、機械的な位置が間違っていると故障する可能性があります。コネクタのエッジ、補強材の終端、およびサポートされていないスパンに近い領域には、フレキシブル プリント回路が表面の変化に従い、荷重がそれらの境界に伝達されるため、より高い局所応力がかかります。多くの場合、これらの故障は、根本原因が機械的なレイアウトにあるとしても、はんだ付け不良が原因とされています。
背面の補強や局所的な補強などのサポート機能により、特にコネクタや重いコンポーネントの近くなど、最も重要な場所の動きを軽減できます。重要なのは、はんだ付けされた領域がアセンブリのヒンジ ポイントにならないようにすることです。そうなると、挿入サイクル、ケーブルの引っ張り、または屈曲イベントのたびにジョイントの寿命が短くなります。
はんだ付け後の長期信頼性の向上
はんだ付け領域から曲げ応力を遠ざける
長期的な信頼性は、1 つの単純なルールによって決まります。それは、回路は曲がる可能性がありますが、はんだ接合部が繰り返しの動きを吸収する機能であってはなりません。接合部が曲げ経路内に収まると、硬いはんだの塊によってパッドのエッジ、銅配線、またはコンポーネントの終端に歪みが伝わります。そのため、はんだ付けが完了した後でも、配線、パッドの配置、コンポーネントの位置が依然として重要になります。
設計で動きが許容される場合は、その動きをコネクタ ピン、コンポーネント パッド、または移行点ではなく、目的のフレックス セクションに向けてください。フレキシブルプリント回路は、はんだ付けされた領域が疲労点にならないように保護されている場合にのみ、動作中でも良好に機能します。
動きが避けられない場所に補強を追加する
一部のアセンブリは使用中に曲がる必要があるため、FPC 全体を剛性にすることが目標ではありません。より良いアプローチは選択的強化です。局所的な補強材、バッキングフィルム、歪み緩和機能、および慎重に配置された支持層により、特にコネクタ、センサー、またはより重い部品の近くなど、はんだ付けされた領域が最も脆弱な場所の動きを軽減できます。
補強は、応力を徐々に分散させるときに最も効果的です。急激な変化が生じた場合、破損点は単純に強化ゾーンの端に移動する可能性があります。そのため、サポートは周囲の回路で設計された屈曲を可能にしながら、関節領域を保護する必要があります。
補強オプション |
最適な使用方法 |
局部補強材 |
コンポーネント近くの接合部を保護します |
バックアップサポート |
ハンドリング時のパッドの動きを軽減 |
コネクタ部分のストレインリリーフ |
引張応力と挿入応力を低減 |
選択的なポッティングまたはエッジサポート |
重要な関節の屈曲を直接制限します |
FPC が稼働する前に最終信頼性チェックリストを使用する
最終チェックでは、動作するプロトタイプと信頼できるアセンブリを分離します。まず、各コンポーネントが目的のパッドに完全に着地するように位置合わせを確認します。次に、パッドの端の接合が不完全であっても、ある角度から見ると接合部が許容範囲内に見える可能性があるため、濡れの品質を検査します。
清潔さも重要です。残留物は欠陥を隠したり、密集した領域で後で信頼性の問題を引き起こしたりする可能性があります。フレキシブルプリント回路を曲げたり、取り付けたり、次のサブシステムに接続したりする前に、電気的導通を検証する必要があります。最後に、はんだ付けされた領域に十分な機械的サポートがあり、実際の使用時にアセンブリのヒンジ ポイントにならないことを確認します。
● 拡大してコンポーネントの位置合わせを確認します
● ジョイントの濡れとパッドの被覆率を確認します。
● プロセスで洗浄が必要な場合は残留物を除去します。
● テスト導通とショートのスクリーニング
● 重要な接合部付近の補強とひずみ制御を確認します。
結論
信頼性の高いフレキシブルプリント回路のはんだ付けは、慎重な準備、制御された熱、安定した取り扱い、およびはんだ付け後の良好な歪み保護に依存します。 1 つの FPC を手作業で構築する場合でも、大規模な生産を行う場合でも、技術とサポートの両方から強力な結果が得られます。 HECTACH は 、顧客がより安全で長持ちするアセンブリを実現するのに役立つ実用的なサービスとともに、高品質のフレキシブル プリント回路および FPC ソリューションで価値を提供します。
よくある質問
Q: フレキシブルプリント基板 (FPC) を損傷することなくはんだ付けするにはどうすればよいですか?
A: フレキシブル プリント回路 (FPC) を固定し、低熱、短い滞留時間、最小限の圧力を使用します。
Q: はんだ付け時にフレキシブルプリント基板 (FPC) にサポートが必要なのはなぜですか?
A: フレキシブル プリント回路 (FPC) はずれたりカールしたりする可能性があるため、サポートにより位置合わせが改善され、パッドのストレスが軽減されます。
Q: 小型の FPC アセンブリには手はんだ付けとリフローのどちらが適していますか?
A: プロトタイプの場合、フレキシブルプリント基板 (FPC) の手はんだ付け作業。再現性を考慮すると、通常はリフローの方が優れています。
