銅張積層板（CCL）徹底解説：現代エレクトロニクスを支える基板材料の役割と分類
薄型・超軽量の電子部品への需要が高まる中、効率的な放熱特性を持つ基板材料の探求が進んでいます。そこで注目されるのが銅張プリント基板（銅張PCB）です。
銅張積層板（CCL）について詳しく解説します。
銅張PCB（CCL）とは
銅張積層板は、プリント基板製造における最も一般的な基材です。「メタルベースCCL」と呼ばれることもあります。
原理的には、樹脂に浸透させた銅箔とガラス繊維を組み合わせ、その結果得られるラミネート/銅箔を補強材の片面または両面に積層して保護層を形成します。
銅張積層板（CCL）の分類
銅張積層板には分類基準によってさまざまな種類があります。主な分類を以下に示します。
機械的剛性による分類
主に以下の3種類で構成されます。
FR-4やCEM-1などのラミネートを用いた剛性CCLは、リジッドPCBの基礎となります。一方、フレキシブルCCLはフレックスPCBの製造に用いられます。剛性CCLとフレキシブルCCLを組み合わせたものは、リジッドフレックスPCBの製造に活用されます。
絶縁材料と構造による分類
このカテゴリには主に以下が含まれます。
CCL厚さによる分類
このクラスには以下が含まれます。
標準的なCCLの厚さは約0.5mmで、薄型CCLは0.5mm未満となります。なお、樹脂含有率の計算時には銅箔の厚さを除外する必要があります。
補強材料による分類
このカテゴリには以下が含まれます。
- ガラス繊維布ベースCCL：例）ガラス繊維強化エポキシラミネート FR-4、FR-5
- 紙ベースCCL：例）XPC
- 特殊材料ベースCCL：例）セラミックベースCCL、メタルベースCCL
- コンパウンドCCL：例）CEM-1、CEM-3
使用絶縁樹脂による分類
この分類に含まれるタイプは以下の通りです。
性能による分類
このクラスのラミネートには以下が含まれます。
- 高耐熱CCL
- 汎用性能CCL
- 低CTE（熱膨張係数）CCL
- 低誘電率CCL
銅張積層板（CCL）の材料
この種のラミネートには主に以下の2つの主要材料があります。
銅箔
銅箔は陰極電解材料で、銅張基板上のPCBベースに連続層として走ります。絶縁層に容易に接合できるため、プリント保護層の製造に有用なコンポーネントです。
最終的に、銅箔は腐食（エッチング）後に基板パターンを形成します。
性能面では、銅箔は主に以下の3グループに分類されます。
- 標準銅箔：紙ベースおよびFR-4材料のPCB基板に有用
- HTE銅箔：多層PCBにおけるバックスプリットリング問題の解決に必須
- 低プロファイル（LP）銅箔：多層PCBで価値がある
プリプレグ
プリプレグは主に、樹脂を含浸させたガラス繊維材料です。製造時に樹脂は硬化を伴わないプレドライ工程を経るため、流動特性を維持します。
プリプレグには厚さに基づくさまざまな種類があり、その厚さがPCBの電気的強度、電気的性能、化学的性能を決定します。主な3タイプは以下の通りです。
- 標準樹脂
- 中程度樹脂
- 高樹脂
さらに、分類基準に基づいてプリプレグを分類できます。主に以下の2カテゴリがあります。
使用樹脂と性能による分類
樹脂の種類として、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジンの5種類があります。
ガラス繊維布による分類
このカテゴリの分類考慮事項には以下が含まれます。
- 耐熱性と難燃性
- 絶縁能力
- 強度
CCLの新たなトレンド
有害物質規制指令（RoHS）は、すべてのCCLに対して耐熱性や信頼性の向上など高い基準への準拠を求めています。この要求の結果、以下の2種類のCCLが登場しています。
ハロゲンフリーCCL
塩素とフッ素の含有量が900ppm以下、総ハロゲン含有量が1500ppm以下です。通常のFR-4 CCLと比較して、熱性能と寸法安定性に優れています。
一方、一般的なFR-4 CCLは剥離強度と曲げ性能で優れています。
鉛フリーCCL
一部の銅張PCBの表面実装には鉛フリーはんだの代わりに、臭素系エポキシ樹脂が使用されています。RoHSはPCBにおけるPBBとPBDEを禁止しており、鉛フリーCCLは現代的なタイプの一つとなっています。
また、FR-4 CCLで一般的なDICY硬化システムの代わりに、鉛フリーCCLはPN硬化システムを採用しています。
結論
銅張PCBは、上述の通り効率的な放熱特性と熱応力耐性で人気があり、汎用性と効率性の点で最高クラスのPCBの一つに位置づけられます。本日のこのトピックは以上となりますが、ご質問があればいつでも対応可能です。
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