FPC回路設計 - よくある問題
- パッド（SMDパッドを除く）の重なりは、穴の重なりを意味する。.
穴が重なっている場合、ドリルは同じ場所を何度も開けることがある。ドリルの刃が折れることがある。穴が破損する。スクラップや再加工の原因となる。. - 多層基板では2つの穴が重なることがある。.
例えば、一方の穴はアイソレーションパッド。もう一方の穴はサーマルスポーク（サーマルリリーフ）を備えた接続パッドである。フィルムをプロットした結果、アイソレーションパッドだけが表示されることがあります。この部品はスクラップすることができる。.
I.パッドの重なり
- パッドの重なり（表面実装パッドを除く）は、穴の重なりを意味する。.
穴あけでは、ドリルは一つの場所を何度も掘削する。ドリルの刃が折れることがある。穴が破損する。. - 多層基板では2つの穴が重なることがある。.
例えば、ある穴はアイソレーションパッド。別の穴は接続パッド、例えば熱緩和パッドである。フィルムが作られた後、画像にアイソレーションパッドが映ることがある。これは廃棄の原因となる。.
II.グラフィックレイヤーの誤用
- グラフィックレイヤーによっては無駄なトレースがある。4層基板が5層基板のように線で描かれることがある。これは混乱を引き起こす。.
- 時間を節約するために、Protel の Board レイヤーを多くのレイヤーの線に使用するデザイナーがいます。彼らはまた、ボードレイヤーに注釈線を描きます。フォトプロットデータを作成する際、ボードレイヤーを選択しないことがあります。そうすると、いくつかのトレースが失われ、回路がオープンになってしまいます。また、基板レイヤーの注釈を選択してショートさせてしまうこともあります。そのため、設計時にはグラフィックレイヤーを完全かつ明確に保つようにしましょう。.
- 通常の慣習を破る。例えば、部品面を下層に、はんだ面を上層に配置する。これでは、組み立てやはんだ付けが難しくなります。.
III.シルクスクリーン文字のランダム配置
- テキストはパッドやSMDランドを覆うことがある。このため、電気テストや部品のはんだ付けが難しくなります。.
- 文字が小さすぎるとシルク印刷がしにくい。文字が大きすぎると、文字が重なって読みにくい。.
IV.片面パッドの穴サイズ設定
- 片面パッドには通常、穴は必要ない。穴が必要な場合は、はっきりと印をつけてください。穴のサイズは、必要なければゼロに設定する。数値が設定されていると、ドリルデータにその穴座標が含まれ、問題が発生します。.
- 片面パッドに穴が必要な場合は、特別に印をつける。.
V.塗りつぶし領域を使ってパッドを描く
- パッドを塗りつぶしで描けば、デザインはDRCをパスできる。しかし、製造工程ではそのようなパッドは使用できません。これらの擬似パッドは正しいソルダーマスクデータを生成できません。ソルダーマスクの塗布中、塗りつぶされた領域はソルダーマスクで覆われます。このため、部品のはんだ付けが困難になります。.
VI.サーマルパッドとトレースを兼ねる電源またはグラウンド領域
- 電源エリアやグランドエリアがサーマルリリーフパッドとして描かれている場合、実際の基板上のイメージは設計とは逆になる。すべてのトレースは絶縁トレースです。設計者はこのことを明確にしておかなければなりません。.
- 複数の電源グループやグラウンド絶縁グループを引く場合は注意が必要です。2つの電源グループがショートするような隙間を作らないこと。接続が必要なエリアをブロックして電源ゾーンを分割しないこと。.
VII.製造スタックと層順序の不明確な定義
- 片面基板をTOP層のみで設計し、注釈を付けない場合、表裏がはっきりしない。部品を配置した後、はんだ付けしにくい基板になる可能性がある。.
- 例えば、4層基板はTOP、MID1、MID2、BOTTOMのように設計することができる。ファブリケーターが同じ順序でレイヤーを積み重ねないと、問題が発生します。そのため、レイヤーの順番について明確な注釈を加えてください。.
VIII.塗りつぶし領域が多すぎる、または塗りつぶし領域が非常に細い線で塗りつぶされている。
- フォトプロットデータは不完全で、データが失われる可能性がある。.
- フォトプロットの塗りつぶし領域は多くの線で描かれる。そのため、非常に大きなデータセットになる。大きなデータ量はデータ処理を難しくする。.
IX.短すぎるSMDパッド
- これは電気的導通テストに影響する。非常に高密度な SMD パッド間隔が狭く、パッド幅が細い部品。テストピンは上下または左右にずらす必要がある。パッドが短すぎるとテストピンが位置しないことがある。これでは部品が配置できてもテストが難しくなる。.
X.大きな銅エリア用のメッシュはピッチが小さすぎる
- 大きな銅グリッドの場合、線の端から端までが小さすぎることがある（0.3mm以下）。基板製造中、現像後、基板上に小さなフィルムの破片がたくさん付着することがある。これがオープン・ラインの原因となります。.
XI.基板外形に近すぎる大きな銅エリア
- 大きな銅エリアは、ボードの外形から少なくとも 0.2 mm 離していなければなりません。配線やフライス加工で銅の部分に切り込みが入ると、銅が浮き上がることがあります。これはソルダーマスクの剥離の原因となります。.
XII.不明瞭なボード外形デザイン
- キープレイヤー、ボードレイヤー、トップオーバーレイヤーにボードのアウトラインを描くお客様がいますが、これらのアウトラインは一致しません。このため、PCBメーカーはどのアウトラインを使用すればよいか分からなくなります。.
XIII不揃いなグラフィックデザイン
- 電気メッキの際、パターンが不均一だとメッキが不均一になる。これは品質に影響する。.
XIV.銅の注入量が多い場合、SMTボイドを避けるためにメッシュを使用する。
- 銅の注入面積が大きい場合は、メッシュパターンを使用してください。これにより、SMTリフロー時に気泡や層間剥離が発生する可能性が低くなります。.
FPC基板の表面欠陥と解決策
以下では、一般的な表面欠陥について説明する。 FPCフレキシブル基板 そして明確な原因と対策を示す。.
1.トラック間、または現像後の1つのトラック上の気泡
主な原因 トラック間隔が狭すぎたり、トラックの高さが高すぎたりすると、トラック間や単一トラック上に気泡が発生することが多い。スクリーン印刷中、ソルダーマスクは高さのあるトラック間の基材に届きません。空気や水分がソルダーマスクとベースの間に滞留します。硬化と露光の間、閉じ込められたガスが膨張して気泡を作る。シングルトラックの場合、トラックが高すぎる。スキージがより大きな角度でトラックに触れると、ソルダーマスクがトラックの根元に届かない。ガスはトラックルートとソルダーマスクの間に留まる。熱で気泡ができる。.
修正する： スクリーン印刷中に検査する。ソルダーマスクがベースとトラック側壁を完全に覆っていることを確認してください。電気めっきでは、めっき電流を厳密に管理してください。.
2.ソルダーマスクインホールとパターンの微小ピンホール欠陥
主な原因 スクリーン印刷が時間通りに行われないと、スクリーン上に残留インクが溜まる。スキージの圧力で残ったインクが穴に押し込まれることがある。スクリーンのメッシュ数が少ないと、インクが穴に入ってしまう。フォトマスクの汚れにより、露光されるべき部分が露光されない。露光時にパターンにピンホールができる。.
修正する： 適時スクリーン印刷を行い、メッシュ数の多いスクリーンを使用する。露光中にフォトマスクをきれいにチェックしてください。.
3.ソルダーマスク下の銅トラックの黒ずみ
主な原因 基板を拭いた後、水分が乾いていない。ソルダーマスク印刷前に基板表面が濡れた。または、人の指や手が基板に触れた。.
修正する： スクリーン印刷中、両方の銅の表面が酸化していないか目視で確認してください。印刷する前に、ボードが乾いてきれいであることを確認してください。.
4.路面の汚れと凹凸
主な原因 汚れは空気中のホコリや繊維の飛散によるもの。表面の凹凸は、スクリーンがクリーニングされず、スクリーンに残ったインクがボードに押し付けられたときに起こる。.
修正する： クリーンルームを維持し、オペレーターを清潔に保つ。必要でない人がクリーンルーム内を歩かないようにする。部屋を頻繁に清掃する。スクリーン印刷中は、スクリーンに残ったインクを除去するために、時間内に紙に印刷すること。.
5.誤登録とファインクラック
主な原因 ミスレジストレーションは、スクリーン印刷時に基板がしっかりと固定されていない場合に起こる。スクリーンに残ったインクの除去が間に合わず、基板にパターン状に押し付けられるため、パッドの近くにドットが現れる。微細なクラックは、露光が弱すぎる場合に起こる。光量や時間が足りないため、小さなクラックが発生する。.
修正する： アライメントピンで基板を固定する。スクリーンに残ったインキは、こまめに紙に印刷して取り除く。ランプのエネルギーと露光時間によって、良好な露光レベルが得られるように露光を調整する。クラックが発生しないよう、適切な範囲の露光指数を目指す。.
6.両面間の色差と印刷の欠落（白点）
主な原因 印刷時のスキージ回数が左右で異なる。あるいは新旧のインクが混ざっている。例えば、片面は攪拌された新しいインクを使用し、もう片面は長時間放置された古いインクを使用している。.
ミス・プリントまたは “スキップ・プリント ”は、電気メッキ電流が高すぎる場合に起こる。メッキによってラインが高くなりすぎる。スクリーン印刷の際、線の高さが高いため、スキージがトラックの側面にインクを着弾させることができない。もう一つの原因は、スキージブレードに傷があることです。その傷の部分にはインクが付着しない。.
修正する： スキージの回数は両面とも一定にしてください。古いインクと新しいインクを混ぜないこと。メッキ電流をコントロールする。スキージブレードに傷がないかチェックする。.
FPCの設計と製造における重要なチェック項目の簡単なまとめ
- ドリルデータを作成する前に、パッドの重なりとホールの重なりをチェックする。.
- レイヤーの使い方を明確にし、ボードレイヤーを線や注釈に悪用しないようにしましょう。.
- シルクスクリーンの文字はパッドから離して配置する。読みやすいサイズを使用してください。.
- 片側パッドの穴にはっきりと印をつけるか、穴のサイズをゼロに設定する。.
- 適切なソルダーマスクが必要な場合は、パッドを塗りつぶしたブロックとして描かないでください。.
- サーマルリリーフと銅の注入を明確にすること。意図しない絶縁を避けること。.
- ファブリケーターのために、レイヤースタックとビルドオーダーを文書化する。.
- 塗りつぶし領域が多すぎたり、塗りつぶし線が極細になったりしないようにする。データサイズを適度に保つ。.
- SMDパッドは、プローブテストアクセスに十分な長さにする。.
- 大きな銅メッシュのピッチを適度に保つ(エッジ間0.3mm以上)。.
- 大きな銅の部分は、基板の端から少なくとも0.2 mm離してください。.
- 1つの明確なボードのアウトラインを提供する。異なるレイヤーに複数の異なるアウトラインを配置しないでください。.
- メッキムラを防ぐため、パターン密度のバランスをとる。.
- SMTの問題を避けるため、大きな銅の注入にはメッシュを使用する。.
