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フレキシブル基板組立におけるよくある不良と対処法：実践マニュアル

2025/07/04に公開
フレキシブルプリント基板（FPC）は、現代の電子機器、とりわけスペースの制約がある携帯型デバイスにおいて不可欠な存在です。しかし、柔軟性ゆえにFPCの組立には特有の課題が伴い、はんだ付け不良、部品の位置ずれ、信頼性の低い接合などの不具合が発生しやすくなります。

なぜFPC組立の不良が重要なのか

FPCは折り曲げ可能な構造により、ウェアラブル機器、医療機器、車載電子機器などに最適ですが、その柔軟性が逆に構造的弱点にもなり、不良発生の原因となります。不適切なや部品のずれは、電気的な障害、製品寿命の短縮、高コストのリワークにつながります。不良を初期段階で対処することで、時間やコストを削減し、製品の性能基準を維持できます。
FPCのはんだ付け不良：原因と対策

FPCの薄く繊細な材料により、はんだ付け工程は特に注意が必要です。冷接合（コールドジョイント）、ブリッジ、パッドの剥離といった不良は、電気接続の断絶や機器の不具合を引き起こします。
代表的なはんだ付け不良：

冷接合（コールドジョイント）： はんだが十分に溶けきらず、パッドやリードと適切に結合しない状態でございます。加熱不足が主な原因でございます。
ブリッジ： はんだ量の過多により、隣接するパッド間でショートが発生します。
パッド剥離： 過度な熱や機械的ストレスにより、銅パッドが基板から剥がれてしまいます。
対策：

適切な温度管理（260～300℃）が可能なはんだごてを使用します。
活性フラックスで表面を清浄し、はんだ濡れ性を向上させます。
FPCを平面な治具や耐熱マットで支持し、作業中の変形を防止します。
拡大鏡や顕微鏡での外観検査を徹底し、初期不良を早期に発見します。

部品の位置ずれ：検出と修正

フレキ基板は柔軟性のため、部品配置時やはんだ付け中に部品が移動しやすく、位置ずれが発生します。これにより電気的接続不良や物理的ストレスが生じます。
原因：
基板のたわみ-変形による移動が発生します。
手動実装や自動実装でのピックアンドプレースの精度が不十分でございます。
リフロー工程での熱不均一が移動の要因となります。
対策：
剛性治具により基板を固定して作業を行います。
ステンシル設計を最適化し、適切なはんだペースト量を確保します。
リフロー炉の温度プロファイルを調整し、熱衝撃を抑えます。
自動光学検査（AOI）または手動検査によって位置ずれを確認します。
接合部の信頼性：長期性能の確保

FPCの接合部（はんだジョイント）は、曲げや振動による疲労にさらされやすく、長期にわたり性能を保つことが困難でございます。
要因：
曲げによる機械的応力が加わります。
熱サイクルにより膨張-収縮の繰り返しが生じます。
熱膨張係数（CTE）の差異によって応力が発生します。
対策：
柔軟性の高いSAC305などの鉛フリー合金を使用します。
アンダーフィルやエポキシ樹脂により接合部を補強します。
設計段階で部品配置を最適化し、応力集中を避けます。
温度サイクル試験や屈曲試験を実施し、信頼性を確認します。
リワーク（修理）手順：最良の実施方法

FPCのリワーク作業は、基板の脆弱性ゆえに特に慎重な対応が必要でございます。誤ったリワークは、パッド剥離や配線損傷など新たな問題を引き起こします。
課題：
熱に弱い基材が損傷しやすいです。
細い配線が破損するリスクがあります。
作業空間が狭く、工具操作が難しいです。
対策：
温度制御可能なホットエアーステーションを使用します（250℃程度）。
周囲を耐熱テープで保護し、基板下に固定台を敷きます。
破損したパターンは導電性エポキシやジャンパー線で修復します。
使用ツール-手順を記録し、品質改善に役立てます。
コンフォーマルコーティング不良：予防と対処

FPC上のコンフォーマルコーティング不良は、防湿-防塵-機械的保護機能を損なう原因となります。特に繰り返しの曲げにより、剥離やひび割れが発生しやすくなります。
原因：
不均一なスプレーや塗布により厚みのムラが生じます。
コーティング材料が基材と適合しない場合に剥離します。
繰り返しの曲げがクラックを生じさせます。
対策：
シリコーンやポリウレタン系など柔軟性に優れた材料を選定します。
自動スプレーまたはディッピングにより均一な塗布を行います。
指定された温度と時間で適切に硬化させます（例：60℃で30分）。
UVランプによる確認を行い、必要に応じて再塗布します。

欠陥を防ぐための組立戦略

故障対策は重要ですが、初めから欠陥を防ぐことが最も効果的でございます。
DFM（製造容易性設計）： ストレス集中を避ける設計、配線の最適化、柔軟性への配慮を行います。
技術者の教育： 適切な作業手順とツールの使用を習得させます。
品質管理の強化： AOIやX線検査などの工程内検査を実施します。
信頼できるパートナーとの協業： PCBGOGOのような経験豊富な製造会社と連携し、最先端の技術と品質を確保します。
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