FPCパッドの浮きを防ぐ方法：テスト済みの8つの設計ソリューション

パッドは部品を回路基板にはんだ付けするための中核的な媒体であり、はんだ付け品質は最終製品の使用寿命と信頼性を直接左右します。パッド引張強度とは、パッドと基材との間の接着力を指します。

FPCは絶縁層としてTPIまたはPETを使用しています。これらの材料は比較的柔らかく薄いものです。TPIもPETも熱可塑性材料であり、加熱すると軟化し、冷却すると硬化する性質を持っています。一般的なTPIを例にとると、その最高耐熱温度は280℃です。手はんだ付けの際、はんだごての温度は通常320℃以上に達します。TPI材料は急速に軟化・収縮します。さらに、銅とTPIは熱膨張係数が異なるため、膨張と収縮の度合いが異なり、パッドが浮きやすくなります。

本記事では、パッドの浮きを回避し接着力を向上させるために、異なるパッド設計方法を用います。

I. 実験設計

合計8種類の異なるパッドソリューションを設計しました。各ソリューションは6つのモジュールを含み、各モジュールには異なるサイズの2組のパッド（0.7 x 1.5 mmおよび1.1 x 1.8 mm）があります。目的は、異なるモジュールとパッドサイズが接着力に与える影響を研究することです。

ソリューションのガーバーデータ

実基板

ソリューションの詳細

No.	ソリューションの説明	図
1	NSMDパッド設計（非ソルダーマスク定義パッド設計）、下層にパッドや開口部なし
2	NSMDパッド設計（非ソルダーマスク定義パッド設計）にティアドロップを追加、下層にパッドや開口部なし
3	NSMDパッド設計、上下層のパッドとソルダーマスク開口部が同じサイズ
4	NSMDパッド設計、下層のパッドとソルダーマスクが上層より0.6 mm大きい
5	NSMDパッド設計、下層のパッドとソルダーマスクが上層より0.6 mm大きく、パッド中央に直径0.3 mmの穴を追加
6	SMDパッド設計（ソルダーマスク定義パッド設計）、下層にパッドや開口部なし
7	NSMDパッド設計に引き込み配線を追加、下層にパッドや開口部なし
8	NSMDパッド設計（非ソルダーマスク定義パッド設計）に補強材を追加

ソリューションの詳細

II. 試験方法

各パッドにはんだ付けしたワイヤーを取り付けました。引張試験機を使用し、同一パラメータで各パッドに引張試験を実施してパッドが浮くまで引っ張り、各試験の最大引張強度を記録しました。

再生

はんだ付けワイヤーの結果

試験パラメータ

III. 試験結果

1. 1.1 x 1.8 mm大型パッドの引張力データ：

2. 0.7 x 1.5 mm小型パッドの引張力データ：

IV. 実験まとめ

1. パッドをSMDソルダーマスク定義パッドとして設計するか、裏面に補強材を追加することで、パッドの浮きが大幅に改善されます。

2. ソルダーマスク定義パッド設計や補強材が使用できない場合、パッドにティアドロップを追加することでも接着力を向上させることができます。

3. 両面のパッドを重ねて設計することは推奨されません。特に両面のパッドと開口部サイズを等しくすることは避けるべきです。実験では、これらの設計によりパッドの剥離が発生しました。

4. FPCパッドにはNSMD設計の使用は推奨されません。パッドの浮きを引き起こしやすいためです。

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