テフロンプリント基板

テフロンPCBとは？

「テフロン」というものをご存じでしょうか？これは実際にはポリテトラフルオロエチレン（PTFE）のブランド名です。ここでいうテフロン基板とは、この素材で作られた回路基板のことを指します。このような基板は特に高周波の用途、たとえば信号伝送に高い要求があるレーダーや高周波システムにおいて、優れた性能を発揮するため、特に適しています。これには主にPTFE素材の特性によるものです。まず、その最大の特徴は表面の「不活性」— つまり物がくっつかず、化学的に非常に安定しており、他の物質と反応することがないため、耐腐食性に優れています。また、優れた電気特性により、高周波信号の伝送を安定させることができ、信号品質に高い要求があるレーダーや高周波機器などの高級電子機器に好んで使用される重要な理由となっています。

テフロン基板の主要な性能上の利点

1. 極端な環境下でも安定した性能

• 優れた化学的安定性：PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）は非常に優れた耐薬品性を持っています。酸、アルカリ、工業用溶剤、油および潤滑剤など、さまざまな腐食性物質にさらされても、その構造や機能を維持することができます。化学工場や研究所など「高リスク」な環境で作動する機器をお持ちの場合、この素材を選択するのは適切であり、腐食の心配をする必要はありません。
  
• 優れた耐熱性と耐低温性：PTFE基板は非常に広い温度範囲内で優れた性能を発揮します。従来の材料のように極端に低温下で脆くなりひび割れることもなく、PTFEは-196°C（液体窒素温度に近い）の超低温条件下でも5％の延性を維持することができます。また、高温においては315°Cまで耐えることができ、工業用炉や高温反応装置などにも使用可能です。
  
• 非常に優れた耐候性：風、日差し、高湿度、高塩分（海岸沿いの設備など）を恐れません。10年乃至8年使用しても、その性能はほとんど劣化しません。
  

2. 高周波信号伝送の「秀才」

電子機器において、信号伝送の「品質」と「速度」は生命線であり、テフロン基板はこの2つの面においてトップクラスです。

• 低誘電率（約2.0）：簡単に言うと、誘電率とは信号伝送における「抵抗」のようなものです。この値が低いほど信号の伝送速度が速くなります。一般的なFR-4素材の誘電率は4.2以上ありますが、テフロンの誘電率は2.0であり、高周波材料の中でも非常に低く、高速信号を必要とする用途に特に適しています。
  
• 超低誘電損失：誘電損失とは「信号伝送時のエネルギー損失」を指します。この値が低いほど信号減衰が少なくなります。テフロンの誘電損失はほぼ無視できるほど小さく、レーダーや5G基地局などの機器に使用されることで、「パケットロス」することなく信号を強力かつ安定して送受信できます。
  
• 完全な絶縁性：絶縁破壊電圧が高く、体積抵抗も大きいです。高圧環境下でも漏電や短絡の心配がなく、非常に安全です。
  

3. 詳細な利点

• 離型性：表面張力が非常に小さく、ほこりや油汚れが付着しにくいため、掃除が非常に簡単で、メンテナンスコストも低く抑えられます。
  
• 防湿性：吸水率が極めて低く、湿気の多い環境（例えば南方の雨季や地下設備など）でも性能が湿気の影響を受けにくく、安定性が確保されます。

なぜテフロン基板の製造はこんなに「繊細」なのでしょうか？

PTFEの優れた材料特性にもかかわらず、それを信頼性の高い基板に変換するには、標準的なFR4ラミネートに使用されるプロセスとは大きく異なる専門製造プロセスが必要です。

1. 表面処理：

テフロン基材は特に柔らかく、表面が滑らかで不活性のため、銅層の付着に適していません。通常の基板と同じようにブラシで表面を清掃すると傷つきやすくなります。代わりに、ナトリウムナフタレンエッチングやプラズマ表面活性化などの専用表面処理プロセスが不可欠であり、表面を活性化し、その後のメタライゼーションのための強力な化学結合点を生成します。

2. ドリル加工：

通常のドリルでは、テフロンを加工する際に材料が伸びたりバリが出たりしやすくなります。そのため、高い切削性能を持つ新しいドリルを使用し、ゆっくりとドリル加工を行う必要があります。また、材料にはしばしばセラミックフィラーが添加され、ドリル加工性とラミネートの寸法安定性を高めます。

3. 電解銅めっき：

純粋テフロン素材は厚み方向（Z軸）に比較的高い熱膨張係数を持ち、温度変化により「伸び縮み」しやすい特性があります。したがって、ビアの穴壁には高い引張強度を持つ銅層をめっきする必要があります。これは、穴壁に「鉄筋」を追加するようなものであり、そうでなければランドが剥がれやすく、ビアがひび割れやすくなります。

4. フラックス除去処理：

エッチング後、12時間以内にフラックス除去処理を行う必要があります。これは、テフロン表面は長時間露出していると酸化しやすいためです。処理前に十分に乾燥させて水分を取り除かなければならず、そうでなければフラックス除去層に気泡が生じ、その後の使用に影響を与えます。

5. 保管および積層：

• 保管時は常温の環境に置き、直射日光を避ける必要があります。そうでなければ表面が酸化したり汚染されやすくなります。
  
• ラミネートする際、純粋テフロン基板は事前に酸化処理を行う必要がなく、高圧下で直接銅箔とプレスすることが可能である。ただし、テフロンとFR-4の複合材料の場合は、まず酸化処理を行わないと層間剥離が起こりやすくなる。

テフロン基板を選ぶことで、以下のメリットを得ることができます：

1. 「ノイズゼロ」の信号伝送：誘電率が低く、損失も少ないため、高周波信号が高速かつ安定して伝送でき、特にレーダーやRFシステムなどの信号に敏感な機器に最適。

2. 「短絡なし」の環境適応性：極寒から高温まで、化学腐食や湿気などあらゆる過酷な環境に耐えることができ、頻繁なメンテナンスの手間を省く。

3. 一般的な回路基板よりもはるかに長い寿命：耐候性に優れ、素材が劣化しにくいため、一度の投資で数年分の通常基板に代わる効果があり、長期的にはよりコストパフォーマンスが高い。

テフロンPCBは以下のような欠点もあります：

1. 加工が難しく特別な設備と経験を必要とするため、一般的なFR-4基板よりもコストが高くなる；

2. 設計時に熱膨張係数を考慮する必要があり、そうでなければビアクラックなどの問題が発生しやすい；
製造プロセスの要求が高く、どのメーカーでも高品質に製造できるわけではない。

なぜLHDがテフロンPCBに適しているのか？

当社はPCB製造の経験が20年以上あり、テフロンPCBだけで数百件のプロジェクト実績を積んできました。サンプル試作から量産まで、すべてにおいて高い対応能力を誇ります：

1. 厳格な品質管理：設計段階でのDFM（製造可能性）評価から、製造工程での電気検査（E-test）、自動光学検査（AOI）、BGA X線検査に至るまで、すべての工程を欠かさず実施し、出荷される基板のゼロ欠陥を確実に実現しています；
2. 最小発注数量なし：テスト用に数点しか必要としない場合でも、ご注文を承り、無料で見積書を提供いたします。
3. 完備された資格：ISO9001品質管理システム認証およびUL安全認証を取得しており、素材から生産工程まですべてを保証します。

あなたの装置が高周波安定性と過酷な環境に耐える基板を必要としている場合、ぜひご要望をお聞かせください。あなたの使用シーンに応じて、最も適したテフロン基板のソリューションをご提案することで、装置の性能を最大限に引き出せるお手伝いをいたします。