銅張積層板（CCL）：種類、製造方法、性能、規格

銅張積層板（CCL）は、PCBの導体を形成するための基材です。硬化したガラス繊維強化エポキシ、フレキシブルなポリマーフィルム、または金属基板上の熱伝導性誘電体などの絶縁材料に銅箔を接着して構成されます。

一般的な 多層リジッドPCBでは、パターン形成されたCCLは通常、コアになります。その後、半硬化状態のプリプレグを使い、別工程のPCB積層工程でコアと外層銅箔を接着します。したがって、CCLは完成したPCBではなく、CCLの製造をPCBの露光、エッチング、穴あけ、めっき、ソルダーマスク塗布、または表面仕上げと混同してはいけません。

汎用リジッド基板には、織布ガラスエポキシのFR-4が妥当な出発点です。ただし、「FR-4」だけでは完全な製造仕様にはなりません。材料選定では、実装温度、Z軸方向の膨張、信号損失の目標、使用環境、電圧ストレス、銅箔プロファイル、入手可能な構成、安全要件、許容される代替材料も考慮する必要があります。

銅張積層板とは？

銅張積層板は、片面または両面に銅箔を接着した絶縁基材です。一般的なリジッド積層板では、絶縁部分は、熱硬化性樹脂を含浸させた織布ガラスを熱と圧力で硬化したものが多く使われます。

この材料は、次の3つの機能要素で構成されます。

1. 銅箔： 露光とエッチングを経て、配線、パッド、プレーンになります。
2. 樹脂システム： 電気絶縁を担い、熱特性、吸湿応答、耐薬品性、誘電損失に影響します。
3. 補強材または構造基材： 材料システムに応じて、厚さ、剛性、寸法安定性、または柔軟性をもたらします。

AGCは、ガラス繊維強化CCLを、樹脂を含浸させたガラス織布の両面に銅箔を積層したものと説明しています。その他に、紙、不織布ガラス、ポリマーフィルム、セラミック充填樹脂、または金属基材を用いた構造もあるため、ガラスエポキシは一般的ではありますが、唯一の方式ではありません。 AGC：銅張積層板

CCL、積層板、コア、プリプレグ、PCBの違い

用語	硬化状態	銅箔の有無	機能
銅箔なし積層板	完全硬化	いいえ	電気絶縁材または構造基材
銅張積層板	完全硬化	片面または両面	導体形成のための基材
コア	完全硬化	通常は銅箔があり、すでにパターン形成されている場合もある	多層PCB内部の誘電体厚さを一定に保つ
プリプレグ	半硬化、またはBステージ	いいえ	加圧時に流動・硬化し、層を接着して銅パターンの凹凸を埋める
完成したPCB	加工済みの構造	パターン形成およびめっき済みの銅	部品を搭載し、最終的な電気的相互接続を提供する

「コア」は、PCBの積層構造における材料の役割を表します。エッチング前は、両面CCLの指定厚さの材料にすぎない場合があります。銅箔にパターンを形成した後もコアであることに変わりはありませんが、内層回路が形成されています。

プリプレグはこれとは異なります。多層積層時に軟化して流動できるよう、樹脂は意図的に半硬化状態に保たれています。プリプレグ層の最終的な誘電体厚さは、ガラスクロスの仕様、樹脂含有量、銅パターン、加圧時の挙動、基板メーカーの工程によって決まり、未加圧シートの公称厚さだけで決まるわけではありません。

銅張積層板はどのように製造される？

以下は、織布ガラスを用いた熱硬化性CCLの一般的な製造工程です。PTFE系、フレキシブル、接着剤レス、金属基材の材料では、塗工、鋳造、フィルム積層、接合など、異なる工程が用いられる場合があります。

台湾ユニオン・テクノロジーが公開している工程には、樹脂の混合、ガラスクロスの準備と処理、プリプレグの巻き取り、積層準備、加圧、積層板の取り出しが含まれます。この説明では、プリプレグの製造と、完成したCCLを作る後工程の加圧サイクルが分けられています。

1. 樹脂の配合と補強材の準備

積層板メーカーは、ベースポリマー、硬化剤、促進剤、必要に応じた難燃成分、および機能性フィラーを含む樹脂システムを調製します。

配合は、硬化挙動、熱分解、水分吸収、誘電損失、流動性、接着性、加工性に影響します。汚染、粘度の不適切さ、フィラーの分散不良は、特性の不均一や目に見える欠陥の原因となることがあります。

ガラス強化材では、ガラスクロスも樹脂系と適合している必要があります。ガラスクロスの種類、織り方、厚さ、表面処理は、樹脂含有量、硬化後の厚さ、寸法安定性、誘電特性に影響します。

2. 含浸とBステージ化

補強材を樹脂混合物に通すか、樹脂混合物を塗布します。計量装置で樹脂の付着量を制御した後、樹脂を含浸させた補強材をオーブンに通します。

オーブンで溶剤などの揮発成分を除去し、樹脂を部分硬化状態のBステージまで進行させます。この時点で製品はプリプレグとなり、取り扱える程度に乾燥していながら、プレス中に軟化・流動して硬化を完了できる状態です。

重要な工程管理項目には、次のものがあります。

• 樹脂含有量
• 樹脂の分布
• ゲルタイム
• 揮発成分含有量
• トリーター温度とライン速度
• プリプレグの厚さと外観

これらの管理項目は、硬化後の積層板の厚さ、樹脂過多の領域、ボイドのリスク、誘電特性、寸法のばらつきに影響します。

3. 銅箔の準備と積層

必要な枚数のプリプレグ層の片面または両面に銅箔を配置します。プレスブックには、離型フィルム、セパレータープレート、プレスプレートを含める場合があります。

銅箔は、重量だけで定義されるものではありません。製造方法、延性、接着処理、表面粗さは、接着性、微細パターンのエッチング性、屈曲寿命、高周波での導体損失に影響します。IPC-4562Bでは、金属箔を材料、製造工程、等級、接着力向上処理、防錆処理、表面粗さによって分類しています。

市販の銅箔重量の表記は、簡便な目安として役立ちます。たとえば、Isolaの積層板製品の一つでは、0.5、1、2 ozの箔をそれぞれ約18、35、70 µmとしています。これらはベース銅箔の仕様であり、PCBのめっきやエッチング後の外層銅厚と自動的に同じになるわけではありません。

4. 熱プレスと硬化

積層した材料を、時間、温度、圧力を制御したサイクルでプレスします。閉じ込められた空気や揮発成分の除去を促すため、真空を使用する場合があります。

温度が上昇すると、Bステージ樹脂が軟化して流動し、補強材を満たして処理済みの銅表面になじみ、その後、架橋して硬化熱硬化性樹脂になります。樹脂の過剰な流出や厚さのばらつきを生じさせずに、十分な流動性とぬれ性を確保する必要があります。

プレスサイクルは、次の項目に影響します。

• 硬化度
• 積層板の厚さ
• 銅箔の接着性
• 内部ボイド
• 残留応力
• 平坦度
• 寸法変化
• 表面品質

すべてのCCLに共通するプレスサイクルはありません。樹脂の化学組成、補強材、パネル厚、銅箔の処理、プレス機の設計によって必要な条件は異なります。

5. 冷却、取り出し、仕上げ

硬化後、プレスブックを管理された条件下で冷却します。積層板を取り出し、必要に応じてトリミングや洗浄を行い、検査した後、メーカーの出荷形態に合わせて裁断します。

冷却管理の不備やプレスの均一性の低さは、残留応力、反り、ねじれ、寸法ばらつきの一因となることがあります。

6. 検査と認定

検査項目には、厚さ、銅表面の状態、異物、ピット、へこみ、端面の状態、平坦度などがあります。材料の認定試験やロット試験では、剥離強度、寸法安定性、水分吸収、電気特性、熱応力、Tg、Td、CTE、または層間剥離までの時間を評価する場合があります。

適用される規格とサプライヤーの管理計画により、サンプリング頻度が定められます。規格に適合しているからといって、個々のシートごとにすべての特性を再試験するとは限りません。

工程管理と性能の関係

製造工程	重要な管理項目	管理が不十分な場合に起こり得る影響
樹脂の調製	化学組成、粘度、フィラーの分散、ろ過	硬化の不均一、誘電特性のばらつき、汚染、接着不良
含浸とBステージ化	樹脂含有量、ゲルタイム、揮発成分、ライン温度	ボイド、厚さのばらつき、流動不良、Dkのばらつき
銅箔の準備と積層	銅箔の表面粗さ、表面処理、層数、清浄度	接着力の低下、導体損失の増大、異物混入、厚さの不適合
プレスと硬化	熱、圧力、真空、硬化時間	硬化不足、過硬化、ボイド、厚さ誤差、平坦度不良
冷却および仕上げ	冷却速度、取り扱い、トリミング	残留応力、反り、ねじれ、エッジ損傷
認定および出荷承認	試験方法、試料の前処理、合格基準	裏付けがない、または比較できない材料データ

銅張積層板の主な種類とは？

「CCLの種類」を単純に並べると、積層板の化学組成、構造、性能を示す呼称という異なる分類軸が混同され、誤解を招くことがあります。たとえば、高Tg材料はハロゲンフリーで低損失でもあり得ます。また、ポリイミド材料は、ガラス補強材を用いた硬質積層板の場合も、フレキシブルフィルムの場合もあります。

より明確に分類するには、3つの軸を分けて考えます。

誘電体および補強材による分類

紙基材積層板 セルロース紙と、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂系を使用します。一般に、コスト重視で比較的単純な回路に用いられます。

CEM材料 複合補強材を使用します。CEM-1は通常、紙基材のコアに織布ガラスの表面層を組み合わせ、CEM-3は通常、不織布ガラスのコアに織布ガラスの表面層を組み合わせます。めっき穴への適性、打ち抜き加工、実装温度、安全要件については、選定したグレードごとに確認が必要です。

FR-4 難燃性の織布ガラス・エポキシ積層板の材料群です。樹脂配合が一種類に固定されているわけではありません。FR-4製品によって、Tg、Td、CTE、Dk、Df、吸湿率、CAF性能、銅箔の選択肢が異なる場合があります。

硬質ポリイミド積層板 通常、ポリイミド樹脂系とガラス補強材を組み合わせています。高温環境への継続的または反復的な曝露に耐える必要があり、追加の材料要件や加工上の負担が許容される用途に使われます。

低損失熱硬化性積層板 変性エポキシ、PPE/PPOブレンド、シアン酸エステルブレンド、その他の独自樹脂系を使用する場合があります。比較的なじみのある多層基板の加工性を維持しながら、誘電損失を低減するよう設計されています。

炭化水素・セラミック系およびPTFE系積層板 誘電特性の制御や低損失が求められるRF・マイクロ波回路に使用されます。これらは相互に置き換え可能な分類ではありません。樹脂の化学組成、補強材、フィラー、銅箔の接着、穴あけ、表面処理、多層接合の方法は大きく異なる場合があります。

物理的構造による分類

• 片面銅張CCL： 片面に銅箔を配置。
• 両面銅張CCL： 両面に銅箔を配置。
• 硬質CCL： 寸法安定性のあるシートまたはパネルとして供給。
• フレキシブル銅張積層板： 接着剤層の有無を問わず、フレキシブル誘電体フィルムに銅箔を接合。
• 金属ベースCCL： 薄い絶縁誘電体層の上に銅回路層を設け、アルミニウム、銅、その他の金属ベースに積層。

リジッドフレックスは完成基板の構造であり、通常、単一で汎用的な「リジッドフレックスCCL」が存在するわけではありません。定められた積層構成と製造工程を通じて、硬質材料系とフレキシブル材料系を組み合わせます。

性能または規格適合表示による分類

次のような用語は、特定の化学組成ではなく、目標とする特性を示します。

• 高Tg
• 高い熱信頼性
• 低損失
• Dk制御
• CAF耐性
• ハロゲンフリー
• 高CTI
• 鉛フリー実装対応

各表示は、実際の試験データまたは公認規格に結び付けて判断する必要があります。「高Tg」は、Td、Z軸CTE、Df、熱伝導率、長期使用温度定格を定義するものではありません。同様に、「ハロゲンフリー」であることは、低損失、高耐熱性、優れた信頼性を保証するものではありません。

どの種類のCCLを選べばよいですか？

あらゆる用途に最適な積層板はありません。適切な選定は、基板の主要な性能要件または故障要因から始めます。

用途または制約条件	妥当な出発点となる材料群	次の場合はアップグレードまたは変更…	確認するデータ
一般的なリジッド基板（デジタル、アナログ、制御用）	標準または中TgのFR-4	選定したグレードでは、実装時の熱暴露、層数、使用環境、または信頼性要件を満たせない場合	Tgの測定方法、Td、CTE、吸湿性、Dk/Df、入手可能な構成
厚物基板または多層基板、リフローの繰り返し	高い熱信頼性を備えたFR-4	既存のグレードでは、膨張または熱応力の要件を満たせない場合	T260/T288、Z軸方向の総膨張量、Td、CAF、熱応力データ
長距離または低損失が求められるデジタルチャネル	低損失熱硬化性ラミネート	チャネル解析で、標準FR-4では挿入損失またはタイミングの予算を満たせないと判明した場合	周波数および測定方法ごとのDk/Df、ガラスクロスのスタイル、銅箔の表面形状
RF、マイクロ波、アンテナ、または位相に敏感な回路	Dkを制御した炭化水素系・セラミック系、PTFE系、またはその他のRF用ラミネート	位相、損失、電力、温度安定性、または帯域幅の要件によって必要となる場合	設計上のDk、Df、厚さ公差、TCDk、銅箔の粗さ
高出力LEDまたは高密度実装のパワーエレクトロニクス	金属ベースCCLまたはその他の設計された熱構造	接合部から周囲環境までの完全な熱モデルで、より低い熱抵抗が必要な場合	誘電体の熱インピーダンス、厚さ、耐電圧、CTI
フレキシブル相互接続	フレキシブル銅張積層板	動的屈曲または極小の曲げ半径により、異なるフィルム、接着剤、または箔が必要となる場合	接着剤系、誘電体の厚さ、銅箔の種類、曲げ要件
コスト重視の片面基板またはシンプルな両面基板	用途に適した紙系またはCEMグレード	めっき穴、熱暴露、機械的負荷、または認証要件が、その性能範囲を超える場合	難燃性、耐湿性、機械的強度、PTHへの適合性

高速デジタル設計では、データレートだけでは材料選定のしきい値として不十分です。低損失ラミネートへの変更が結果に影響するかどうかは、配線長、立ち上がり時間、スタックアップ、リファレンスプレーンの形状、銅箔の粗さ、コネクタ損失、ビア、およびチャネル全体の予算によって決まります。

同様に、回路が発熱するという理由だけで金属ベースCCLを選ぶべきではありません。判断基準となるのは、半導体の接合部からパッケージ、界面、PCBの誘電体、金属ベース、筐体またはヒートシンクを経て周囲環境に至るまでの完全な熱経路です。

銅張積層板の性能データの読み方

データシートの数値は、単位、前処理条件、方向、周波数、構成、および試験方法と併せて初めて役立ちます。「代表値」は標準的な性能を示すものであり、必ずしも保証された受入限界値ではありません。

熱特性：Tg、Td、T260/T288、CTE

ガラス転移温度（Tg）、は非晶質樹脂がガラス状態から、より柔軟な状態へ変化する領域を示します。Tgを超えると、熱膨張や機械的挙動が大きく変化する場合があります。

Tgは測定方法によって異なります。同じラミネートでも、示差走査熱量測定、動的粘弾性分析、または熱機械分析によって異なる値が得られることがあります。たとえば、IsolaのI-Speedのデータには、DSCで180°C、DMAで195°Cという代表的なTgが記載されています。これらの数値は、同じ製品を異なる方法で測定した結果です。測定方法を併記せずに、いずれかの数値を転記してはいけません。

分解温度（Td）、は軟化ではなく化学的な劣化に関する指標です。ラミネートのデータシートでは、通常、所定の質量減少率に達した時点を熱重量分析で測定して報告します。たとえば、Isolaは材料データシートで、重量減少率5%におけるTdを報告しています。Tdは連続使用時の最高温度ではありません。

T260およびT288 は、規定のTMA手順に従って試験片を260°Cまたは288°Cに保持したとき、層間剥離が生じるまでの時間を示します。厳しい熱暴露への耐性を評価するのに役立ちますが、実装工程全体の温度プロファイルを再現するものではありません。Isolaの製造ガイドでは、それぞれの温度における層間剥離までの時間として定義されています。

熱膨張係数（CTE）、は方向および温度範囲ごとに確認する必要があります。X-Y方向の膨張は、位置合わせや寸法変化に影響します。Z軸方向の膨張は、スルーホールの信頼性にとって特に重要です。基板厚さ方向にポリマーが膨張する一方で、銅めっきのバレルがその動きを拘束するためです。

実装時の熱に敏感な基板では、Tg、Td、T260/T288、Z軸方向のCTE、総膨張量、吸湿、基板厚さ、穴形状、銅めっき、および実際のリフローやリワークの履歴を、総合的に評価してください。

電気特性：DkとDf

比誘電率（Dk）、は伝送線路のインピーダンス、伝搬速度、波長、および結合に影響します。Dkは低ければよいというものではありません。用途に応じた形状、周波数、環境に対して、十分に安定し、正確に把握されている材料が適切です。

誘電正接（Df）、は誘電損失を表します。Dfが低いほど一般に誘電体による減衰は小さくなりますが、チャネル全体の損失には導体損失、表面粗さの影響、ビア、コネクタ、放射、および不連続部による損失も含まれます。

DkとDfは次の要因によって変化します：

• 周波数
• 試験方法
• 材料の方向
• 樹脂含有量
• ガラスクロスの種類
• 積層板の厚さ
• 温度
• 吸湿率
• 銅箔の表面形状

Rogersは、RO4000のデータシートで試験値と設計値の違いを示しています。RO4350Bについては、IPC-TM-650 2.5.5.5を用いて10 GHz、23°Cで測定したプロセスDkを3.48 ± 0.05とし、8–40 GHzにおける差動位相長法による推奨設計Dkを3.66としています。また、10 GHz、23°CでのDfの代表値として0.0037を示しています。これらの値は目的が異なるため、同じ測定方法による値であるかのように混同してはいけません。

制御インピーダンス設計では、選定した材料構成と、フィールドソルバーおよび周波数範囲に適したDk値を使用してください。許容差を考慮する必要がある場合は、モデルを基板メーカーの積層構成、製造工程での補正、およびクーポン測定結果と照合してください。

銅箔の表面形状と導体損失

高周波では、電流は導体表面付近に集中します。銅と樹脂の界面が粗いと、実効的な電流経路が長くなり、導体損失が増加することがあります。

超低粗度箔や逆処理箔を使用すると、この影響を軽減できる場合があります。ただし、銅箔の表面形状だけを単独で選定することはできません。密着性、エッチング性、入手性、積層板の構成、および基板メーカーが認定した製造工程も考慮する必要があります。

損失に敏感なチャネルでは、銅箔の表面形状を積層板および積層構成と併せて指定または承認してください。Dfの低い樹脂を使用するだけでは、低損失の相互接続が保証されるわけではありません。

機械的・物理的特性

ピール強度 は、規定の条件下で銅導体を積層板から剥離するのに必要な力を示します。エッチング、はんだ付け、リワーク、および機械的な取り扱いに関係しますが、微細配線や低粗度箔のシステムでは、ピール強度が非常に高いことだけが目標ではありません。

寸法安定性 は、製造工程を通じて積層板がどのように寸法変化するかを示します。多層基板の位置合わせ、寸法補正、および微細パターンの位置合わせに影響します。

吸湿率 は、絶縁抵抗、誘電特性、層間剥離のリスク、および高電圧性能に影響することがあります。試験時の前処理条件と方法に互換性がある場合に限り、値を比較してください。

曲げ強度と弾性率 は、薄型基板、コネクタ、機械的荷重、および大きな無支持スパンで重要となる場合があります。これらを、アセンブリレベルの振動解析やひずみ解析の代用として使用してはいけません。

安全関連特性

比較トラッキング指数（CTI）は、規定の試験における表面トラッキングへの耐性を示します。最終製品の安全規格における材料グループの分類に影響することがありますが、それだけで必要な沿面距離が決まるわけではありません。設計では、使用電圧、汚損度、コーティング、高度、および適用される安全規格も引き続き考慮する必要があります。

相対温度指数（RTI）は、特定の材料特性および厚さについて、長期熱劣化に対する評価を示します。Tgと同じものではなく、あらゆるPCB構成に適用される一律の最高動作温度として示すべきではありません。

UL 94の燃焼性分類にはV-0などがあり、規定の燃焼試験における性能を示します。積層板が不燃性であることを意味するものではありません。等級は、材料の識別、厚さ、色、および認定された構成によって異なる場合があります。

銅張積層板にはどの規格が適用されますか？

規格はそれぞれ目的が異なります。材料規格は完成基板の性能規格に代わるものではなく、試験方法の規格だけでは合否判定基準は定まりません。

規格または規格群	主な役割
IPC-4101F	硬質および多層の積層板・プリプレグに関する要求事項
IPC-4103	高速・高周波用基材
IPC-4105	硬質プリント基板用金属ベース銅張積層板
IPC-4204C	フレキシブル金属張誘電体材料
IPC-4562B	プリント基板用途の金属箔
IPC-TM-650	材料および基板の規格で用いられる公表試験方法
IEC 61249-2シリーズ	プリント基板用銅張・非銅張材料に関する国際個別仕様
UL 746EおよびUL 94	工業用積層板の評価および材料の燃焼性
UL 796およびUL 796F	硬質およびフレキシブルプリント基板構成の認証

剛性積層板およびプリプレグ向けIPC-4101

IPC-4101は、剛性および多層プリント基板に使用される基材の中核となるIPC材料規格です。規格シートでは材料区分と関連要件が定められており、「FR-4」とだけ記した図面注記よりも詳細に規定されています。

Global Electronics Associationの現行規格状況ページには、 IPC-4101F 2026年6月に発行されたと記載されています。製造文書には、すべての関係者が同じ版を使用すると想定するのではなく、顧客、認証プログラム、または供給契約で求められる改訂版を明記してください。

スラッシュシートの指定は有用ですが、設計に必要なすべての情報が必ず定義されるわけではありません。正確な積層板グレード、構成、設計用Dk、銅箔プロファイル、入手可能性、および代替品に関する規則については、別途文書化が必要な場合があります。

高速・高周波材料向けIPC-4103

IPC-4103は、高速・高周波用途向けの基材を対象としています。2026年9月の規格状況ページには、改訂Cが作業草案として掲載されています。新しい改訂版がプロジェクト要件に正式に採用されるまでは、契約文書に適用する発行済み改訂版と規格シートを明記し、「最新版IPC-4103」と漠然と記載するのは避けてください。

材料のIPC分類は、メーカーの設計データに代わるものではありません。RFおよび高速信号の解析には、構成と周波数に適した値が引き続き必要です。

金属ベースCCL向けIPC-4105

IPC-4105は、剛性プリント基板に使用される金属ベース銅張積層板を対象とする規格で、2026年6月に発行されました。その適用範囲は、一般的なガラス布基材の剛性積層板とは異なります。

金属ベース設計では、アルミニウムまたは銅のベース単体の熱伝導率よりも、通常、誘電体層の厚さ、熱インピーダンス、電気的強度、CTI、接着性、および加工上の制限のほうが、設計判断において重要です。

フレキシブル金属張材料向けIPC-4204C

IPC-4204Cは、フレキシブル金属張誘電体材料の分類、認定、および性能要件を定めています。2026年版では、銅箔、ポリマー誘電体、接着剤、および接着剤を使用しない構造の組み合わせが対象です。

完成したフレキシブル基板およびリジッドフレックス基板には、追加の設計・性能要件があります。したがって、IPC-4204C適合材料を指定しただけでは、完成したフレックスアセンブリが所定の屈曲寿命を満たすことは認定されません。

IPC-4562およびIPC-TM-650

IPC-4562は、プリント基板用途の金属箔を規定しています。箔の材料、製造工程、グレード、表面処理、プロファイル、面積重量、計算上の厚さ、および電気的特性を表すための用語を定めています。

この IPC-TM-650ディレクトリ は、試験方法をまとめたものです。データを比較する際は、試験方法番号、試験片の構成、周波数、コンディショニング条件、および単位を結果と併せて記録してください。

IEC 61249材料規格

IEC 61249には、プリント基板材料に関する個別規格が含まれています。関連する例を以下に示します。

• IEC 61249-2-7：所定の難燃性を有する、ガラス布基材Eガラスエポキシ銅張積層板を対象とします。
• IEC 61249-2-21：所定の難燃性を有する、非ハロゲン系ガラス布基材Eガラスエポキシ銅張積層板を対象とします。

「非ハロゲン系」、難燃性、RoHS適合、およびREACH宣言は、それぞれ別の事項です。ある事項を、他の事項の証拠として使用してはなりません。

ULによる材料認定と完成基板の認定

ULでは、産業用積層板および材料の評価と、プリント基板の認定を区別しています。

• UL 746E： プリント配線板に使用される産業用積層板および材料。
• UL 94： プラスチック材料の難燃性試験。
• UL 796： 剛性プリント配線板。
• UL 796F： フレキシブル配線材料の相互接続構造。

最終製品に必要な材料、厚さ、構成、および製造条件について、該当する定格を確認する必要があります。V-0定格の積層板を使用していることは、その材料を使って製造したすべての完成PCBが必要なUL構造要件を自動的に満たすことの証明にはなりません。

NEMAの用語

広く知られているFR-4という呼称は、産業用積層板の分類に由来します。ANSI/NEMA IM 60000-2021はNEMA LI 1に代わる規格で、産業用の非クラッド熱硬化性積層板を対象としています。その適用範囲は材料用語として有用ですが、PCBのリリース文書では通常、該当するIPCまたはIEC材料要件に加えて、選定したメーカーのデータが必要です。

試作および量産向けCCLの指定方法

必要な立証内容に応じて、管理の適切なレベルは異なります。

試作での選定

リスクの低い試作では、次の条件に該当する場合、基板メーカーの標準在庫積層板を選ぶのが最も迅速で経済的です。

• 回路が損失に敏感でない。
• 実装プロファイルが一般的である。
• 電圧および環境への要求が厳しくない。
• 試作の目的が、量産時の信頼性を認定することではなく、機能を実証することである。

この場合でも、実際に使用した積層板メーカー、グレード、スタックアップ、コアとプリプレグの構成、および銅箔重量を記録してください。記録しないと、良好な結果が得られた試作品を再現したり、シミュレーションと照合したりするのが難しくなる可能性があります。

インピーダンス制御が必要な試作や損失に敏感な試作では、配線形状を確定する前に実際の材料とスタックアップを確認してください。FR-4のDkを仮定して計算した汎用スタックアップは、基板メーカーの実際の構成と一致しない場合があります。

量産認定

量産では、設計上必要なレベルに合わせて材料の定義を固定してください。リスクに応じて、製造用データ一式に以下を含めることができます。

• 承認済み積層板・プリプレグのメーカーおよびグレード
• 承認済みの代替材料または材料性能の許容範囲
• 適用されるIPCまたはIEC規格とその改訂版
• 要求仕様書
• コア、プリプレグ、ガラスクロスのスタイル、および樹脂含有率の制約
• 銅箔の重量、種類、および表面形状
• 試験方法とともに示す、関連する熱特性の上限・下限
• 周波数と測定方法を明記したDkおよびDfの要件
• UL認証または難燃性の要件
• ハロゲンフリーまたは物質含有宣言の要件
• サプライヤーまたは材料の変更に関する規則

製品に影響しない特性を過剰に規定しないでください。不要な制約を設けても信頼性は向上せず、材料の入手性が低下するおそれがあります。一方、「FR-4、高Tg」とだけ記載した注記では、インピーダンス、挿入損失、熱サイクル、高電圧、または認証が正確な構成に左右される場合には不十分です。

材料指定の記載例

材料に関する注記は、次の構成にできます。

ベース材料： [approved manufacturer and laminate/prepreg grade]、または[applicable standard and specification sheet]を満たす承認済み同等品。
構成： 承認済みの積層構成、コア／プリプレグ構成、銅箔重量、および銅箔表面形状の制限を使用してください。
熱要件： アセンブリおよび信頼性計画で必要とされる場合は、[property, limit, units, and test method]を指定してください。
電気的要件： [frequency and method]におけるDkおよびDfを指定し、インピーダンスまたはチャネル解析には承認済みの設計値を使用してください。
認証／適合性： 必要に応じて、[UL file, flammability, halogen-free, or substance declaration]を指定してください。
変更： 積層板の材料系統、構成、銅箔表面形状、または設計Dkを変更する前に、技術部門の承認を得てください。

最終的な値は、製品要件、選定した材料、基板メーカーの対応能力、および検証計画に基づいて決定してください。無関係な積層板のデータシートから値を転用しないでください。

CCL選定でよくある誤り

「FR-4」とだけ指定する

FR-4は、Tg、Dk、Df、CTE、銅箔表面形状、またはプリプレグ構成が一律に定まる材料ではありません。材料への要求が厳しくない試作では材料系統レベルの指定で足りる場合がありますが、材料特性が重要な基板の量産管理としては不十分です。

Tgだけで選ぶ

Tgは材料の転移を示す値であり、分解、層間剥離までの時間、全膨張率、吸湿特性、またはめっきスルーホールの寿命を示すものではありません。実際のリスクに対応する熱特性一式を評価してください。

測定条件の異なるDkまたはDfを比較する

ある測定方法による1 MHzでのDkを、マイクロ波周波数で求めた設計用Dkと同等とみなしてはいけません。測定方法、周波数、方向、および試験片の構成を記録してください。

銅箔の粗さを考慮しない

長距離または高周波のチャネルでは、誘電体のDfが低くても導体損失が無視できない場合があります。積層板、銅箔表面形状、積層構成、および導体形状を総合的に評価する必要があります。

条件を定めずに「同等品」を承認する

宣伝上の説明が似ている材料でも、入手可能な構成、プレス時の挙動、Dk、Df、CTE、銅箔の選択肢、またはUL認証が異なる場合があります。同等性を維持すべき特性と、変更を承認できる担当者を明確にしてください。

CCL製造とPCB積層加工を混同する

CCLメーカーは、硬化済みの銅張積層材料を製造します。PCBメーカーは、コアに回路パターンを形成し、プリプレグや外層銅箔とともに積層して多層基板を製造します。両者は関連する材料を使用しますが、工程管理と受入基準は異なります。

よくある質問

FR-4は銅張積層板と同じですか？

いいえ。FR-4はガラス繊維強化エポキシ積層板の材料系統です。片面または両面に銅箔を接着すると、FR-4 CCLになります。CCLには、フレキシブルフィルム、紙基材や複合材の積層板、高周波材料、硬質ポリイミド、および金属ベース構造も含まれます。

プリプレグは銅張積層板ですか？

いいえ。プリプレグは、樹脂を含浸させた半硬化状態の補強材で、通常は銅箔がありません。プレス時に樹脂が流動・硬化し、銅箔とパターン形成済みのコアを接着します。CCLはすでに硬化しており、銅箔が接着されています。

1 ozの銅箔は、厚さが正確に35 µmですか？

これは、計算上の銅厚さに換算すると約35 µmに相当する面積重量を表す業界での略称です。銅箔規格では面積重量と換算厚さがより厳密に定められていますが、外層の完成銅厚は、めっきやエッチング後に異なる場合があります。

Tgが高いほど、PCBの信頼性は常に高くなりますか？

いいえ。Tgが高いと、実装時または使用時に材料が転移温度を超えている時間を短縮できる場合があります。しかし信頼性は、Td、CTE、全膨張率、T260／T288、吸湿、基板厚、ビア形状、銅めっき、実装時の熱履歴、および使用環境にも左右されます。

データシートのDkを、そのままインピーダンス計算ツールに入力できますか？

選定した構成、周波数、および計算方法に適合する場合に限ります。実際の積層構成に対しては、メーカー推奨の設計用Dk、または基板メーカーが実測との相関を確認した値を優先してください。シミュレーション、製造、およびインピーダンス測定の結果を照合できるよう、使用した値とその出典を記録してください。

実務上の要点

基板の主要な制約、すなわち一般的な製造性、熱信頼性、チャネル損失、高周波安定性、高電圧、柔軟性、または放熱性を起点にCCLを選定してください。そのうえで、互換性のある試験データを用いて、実際の積層板構成を比較してください。

一般的な試作であれば、材質と積層構成が記録されている限り、製造業者が在庫している材料で十分な場合があります。量産品や材料特性が重要な設計では、リリース前に、認定済みの積層板、構成、銅箔、関連する性能限界、および代替材料の使用条件を明確に定めてください。

積層構成のレビューを依頼する際は、層数、基板厚、銅箔厚、インピーダンス目標、損失または周波数の要件、実装プロファイル、動作環境、電圧要件、および必須の材料規格や安全規格を提示してください。これらの情報があれば、製造業者は「FR-4」だけから推測するのではなく、入手可能なCCLを選定するための妥当な根拠を得られます。