SAPプロセスによるフレックス回路の小型化と生体適合性

フレキシブル回路は数十年にわたり存在しており、プリント基板市場で最も急成長しているセグメントの一つです。 この時点で、経験豊富なプリント基板設計者のほとんどが、フレキシブル回路技術を使用する利点を認識していると想像します。

• パッケージング問題を解決
• 必要なスペースと重量を削減
• 組み立てコストの削減
• 動的な曲げを容易に
• 熱管理 
• 製品の美観を向上
• 生体適合性 
• 信頼性の向上と作業者の誤操作の機会の減少

 
これらの利点をさらに推し進める方法：

今日は、プリント基板設計者がこれらの利点をさらに推し進めることを可能にするツールボックス内の別のツールについて話したいと思います。 私は半加算PCBプロセスと、今や25ミクロン（1ミル）以下でトレースとスペースをルーティングできる能力について、いくつかのブログを書いてきました。 （このブログ投稿の最後にいくつかのリンクを含めます）。 さあ、これらの利点を具体的にフレキシブル回路設計に適用しましょう。

少し立ち戻って、フレキシブルラミネートについて見直しましょう。製造業者は通常、誘電体の片面または両面に巻かれた退火された銅または電気めっきされた銅の層が含まれるフレキシブルラミネートを購入します。最も一般的な誘電体はポリイミド、LCP、ポリエステルです。ポリイミドとLCPは、しばしば医療用途に選ばれます。

プリント基板製造業者は、不要な銅をエッチングして所望の回路パターンを形成します。これは大幅に単純化された説明であり、私のPCB製造業者の友人から指摘されることでしょう！実際のところ、フレキシブル素材を使った製造は、硬質素材を使った製造よりもはるかに難しいです。薄いフレキシブル素材を扱うには、特殊なプロセスと厳密なプロセス制御が必要です。その結果、設計者は通常、75ミクロン（3ミル）のトレースとスペースに制限され、一部の製造業者では、75ミクロンの特徴サイズでさえコストアップになります。

その特徴サイズの限界を25ミクロン、あるいはそれ以下に押し下げることができたらどうでしょうか？ 

今日では、製造業者は半加算プロセスを実行する選択肢を持っており、特にA-SAP™プロセスは医療市場に特有の利点を持っています。A-SAP™プロセスも銅張り積層板から始まりますが、最初のステップは銅を完全に除去することです。次に、無電解銅の薄層が適用され、フォトレジストが適用されパターン化され、トレースパターンが電解メッキされ、フォトレジストが剥がされ、無電解銅がエッチングされて所望の回路パターンが残ります。このプロセスの顕著な結果は、PCB製造業者が、装備セットに依存して、25マイクロンやさらには15マイクロンの特徴サイズを持つフレキシブル回路を提供できるようになったことです。

このプロセスにより、プリント回路設計者は、特にスペースと重量の削減、および生体適合性を見据えた際に、フレキシブル回路の利点をさらに推し進めることができます。

空間と重量を削減する方法はいくつかあります。最初に思い浮かぶのは、フレキシブル回路の全体的なフットプリントを減らすことでしょう。たとえば、25ミクロンのラインで配線することは、現在私たちが設計している75ミクロンと比べて大きな変化であり、回路を現在の1/3のサイズに縮小する可能性があります。もちろん、縮小されないビアなども考慮に入れなければなりませんが、それを考慮に入れても影響は大きいです。

第二の考慮事項は、層数を減らす能力です。一部のアプリケーションでは、全体的なサイズ削減が主な目的ではなく、これらの超高密度機能を使用して配線する能力が、PCB設計者に全体の層数を減らすことを可能にし、設計の重量と柔軟性に大きな利点をもたらすことができます。

これらの特徴サイズを適用するもう一つの方法として、既存のフットプリント内でより多くの機能を追加する機会を考慮することがあります。考慮すべきオプションはたくさんあります！

生体適合性に焦点を当てると、銅ラミネートが除去されると、プリント基板製造業者は導体として銅に限定されなくなります。導電性金属は金、プラチナまたは他の貴金属である可能性があります。これにより、以前に利用可能だったものよりもはるかに生体適合性の高い解決策が得られます。ポリイミドとLCPは、生体適合性に優れた選択肢であり、その理由から医療およびウェアラブルアプリケーションの両方で定期的に使用されています。これらの材料は金とプラチナの導体と共にテストされ、この組み合わせは医療市場によって積極的に採用されています。

これらの新しい製造技術は、PCBデザイナーが複雑な設計課題を解決する方法を変えています。SAPプロセスについてもっと学びたい場合は、以前のブログをいくつか参照してください。私たちはSAP処理の基本から始め、最近ではプリント基板スタックアップに関連するトップの質問を見てきました；これらの超高密度機能サイズを使用して設計する際に変わらない「設計ルール」または「設計ガイドライン」を探求しました；そして、これらの超高密度回路トレース幅をBGAエスケープ領域で利用し、ルーティングフィールドでより広いトレースを使用する可能性の周りの設計空間を探求しました。利点は回路層の削減であり、懸念事項は50オームのインピーダンスを維持することです。エリック・ボガティンは最近、この利点と懸念を分析したホワイトペーパーを発表しました。