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【自作基板 / JLCPCB】新感覚!JLCPCBで透明フレキシブル基板(Transparent FPC)を試してみました。

フレキシブル基板(FPC)は、薄くて軽いポリイミドなどの素材で作られた基板で、LEDテープライトやフラットケーブル、小型ガジェットなど、身近な製品で使われているのをよく見かけます。

JLCPCBでは、以前からフレキシブル基板(FPC)の製造に対応しており、私もこれまでにいくつか自作基板で試したことがあります。

価格も比較的手頃なので、個人制作でもアイデア次第で面白い作品に挑戦出来そうです!

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そして最近、JLCPCBでは透明素材を用いたFPC基板の製造にも対応したようです。
今回はそのテストとして、最小構成で組んだ自作Arduino互換ボードを例に、透明FPC基板としてどのような仕上がりになるのか実際に試してみました!

見た目のインパクトはご覧の通り、これはなかなか新感覚ですね!

アイデア次第では、この見た目を活かした面白いプロジェクトにも使えそうですが、一方で通常の基板やFPCとは異なる注意点もあります!

実物が手元に届いたので、それを踏まえながら透明FPC基板をJLCPCBで発注する際の注意点や、実際の仕上がり、また使い勝手などについて見ていきたいと思います。

JLCPCBで透明フレキシブル基板を試してみる

基板の仕上がり

JLCPCBで透明フレキシブル基板(Transparent FPC)の製造に対応したとのことで、今後の検証も兼ねて一度試してみたいと考え、いくつか設計データを作成しました。

今回、実際に発注・製造してもらったのが、こちらのArduino互換ボードです。
自宅環境でのFPC基板のパーツ実装は、これまでの経験から難易度が高くなることが分かっていたため、実装する部品点数を極力減らし、最小構成の回路で設計してものとなります。

透明FPC基板は、透明素材をベースにレジストも完全に透明な仕様となるため、基板全体が透けて見えるのが大きな特徴です。

そこで今回は見た目を重視するため、全てのベタGNDを排除しあえて使わず、配線パターンのみで構成したレイアウトにしました。

実際に製造されて手元に届いた基板は、事前のイメージ通りの仕上がりでした!

2層基板として設計していますが、透明度が高く、トップ面・ボトム面の銅箔パターンやシルク印刷まで完全に透けて見えます。

透明FPCならではの見た目で、かなり綺麗な仕上がりです!

実物を手に取ってみると、通常のフレキシブル基板と比べて若干厚みがあるように感じられ、自宅でのリフロー環境でもパーツ実装はこれまでよりやりやすいのかな?という印象を少し受けましたが・・・

一方で、この透明FPC基板の耐熱温度は最大200°Cとされており、一般的なFR-4基板や通常のフレキシブル基板と比べると、使用出来るリフロー条件はかなり低めになります。

今回は基板のみの発注でしたが、JLCPCBでこの透明FPC基板に対してPCBAアセンブリを利用する場合は、低温はんだペーストを使用するオプションが必須となっています。

自宅で実装する場合も同様で、高温プロファイルでのリフローは避け(基板が反ります)、低温はんだペーストの使用や、温度管理を意識した実装方法を検討する必要があり、実装難易度はやはり高くなりそうです!

基板単体での発注方法

透明FPC基板を基板単体で発注する場合は、基本的には通常の基板発注と同じ流れになります。

ただし、PCBAサービスを利用する場合は、見積もり段階では反映されない高度なオプション料金が発生する点に注意が必要です!

基板発注方法です。
まず、基板単体で発注する場合から順を追って見ていきます。

基板単体での発注は、通常の基板とほぼ同じ手順です。
基板データ(ガーバーファイル)をJLCPCBのサイトにアップロード後、[ベース素材] に [フレキシブル]、[Substrate Type(基板の種類)] に [Transparent]を選択すれば、透明FPC基板として発注することが出来ます。

その他のオプションとして、FPC基板は非常に薄いためスティフナー(補強板)を追加するオプションや、EasyEDAデータを使用することで割引が受けられるオプションなども用意されています。

今回は特にカスタマイズは行わず、全てデフォルトで選択されている項目のまま発注しました。

透明FPC基板単体の製造料金は、標準サイズ(100mm×100mm)に収まる基板であれば、約35ドル前後の料金となります。

特殊素材ということもあり、通常のFPC基板(15ドルほどです)と比べると料金的には少し割高に感じる部分はありますが、FPC基板は標準でENIG(金メッキ)仕上げとなっているため、その点を考慮すると比較的お手頃な価格とも言えそうです。

今回は自宅環境でのリフローによる実装を想定していたため、ステンシルも合わせて発注しました。

透明FPC基板の製造完了目安は、4-5日となっています。
本基板の製造は4日で完了し、配送方法にOCS Expressを選択、発注から約10日ほどで手元に届きました。

通常基板とそれほど変わらない納期となり、特殊素材にも関わらず早い印象を受けました!

PCBAサービスを利用する際の注意点!

これまで自宅環境でFPC基板のリフローによる実装を何度か行ったことがありますが、通常のFR-4基板と比べると、FPC基板の実装難易度はどうしても高くなります。

FPC基板は非常に薄く、今回の透明FPC基板では厚みが約0.24mmほどしかありません!
そのため、自宅リフロー環境ではスルーホール部品は事実上使用できず、すべて表面実装部品を前提とした設計が必要になります。

また、通常のFR-4基板では問題にならない部品でも、FPC基板では裏面に端子や部品が飛び出してしまうケースがあり、部品選定や配置を実装方法込みで検討することが重要になると思います。

さらに、表面実装部品であっても注意が必要です。
ピッチの狭いICチップなどでは、リフロー中の熱によって基板がわずかに反ってしまい、パッドとうまく接触せずにはんだ不良が発生することも結構あります。

このような理由から、FPC基板の実装は難易度が高く、どうしても手間がかかりがちです。

そのため、当初はPCBAサービスを利用しようと考えていました。
以前製作した自作マクロパッドの透明バージョンを作ろうと、この基板も透明FPC用に再設計し、当初こちらの基板をテスト的に発注する予定でした。

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しかし、透明FPC基板でPCBAを利用する場合、低温はんだペーストの使用が必須となり、MSL(湿度耐性)ランクの高い部品が含まれる場合はベーキングコンポーネント工程が追加、さらに実装のための治具料金の追加など、結構なコストがかかります。

その結果、想定よりもトータルコストが大きく跳ね上がってしまうことが分かりました。

このマクロパッドを使った透明FPC基板のPCBAでの発注では、見積もり段階ではこのような価格となりました。
標準PCBA扱いとなり、さらに基板厚が薄いため機械実装時に基板をフラットに固定するための[PCB組み立て治具]料金が加算されています。

さらにこの見積もり段階で料金に反映されていない、低温はんだペーストを使用するオプションが必要となりさらにプラス約80ドル、またベーキングコンポーネントが使用されているとその追加料金もかかってしまいます。

その結果、このマクロパッドのPCBAの例だと、トータル料金は最終的に約250ドルほどの料金となるようでした!

今回は初めての透明FPC基板のテストということもあり、コスト面を考慮して、まずは基板単体での発注に留めることにしました。

PCBAサービスを利用するとコストが高額になるため、まずは自宅環境でどこまで実装出来るかを試す目的で、先にArduino互換ボードの方をテスト的に発注した、という流れになります。

透明FPC基板でPCBAを検討する場合は、低温はんだ・ベーキング工程・治具費用といった追加条件を事前に理解した上で進めることが重要だと思います。

なお、透明FPC基板のPCBAで発生する各種オプション料金については、以下の記事でもまとめています。
あわせて見て頂ければと思います。

【JLCPCB】JLCPCBで透明フレキシブル基板(FPC)の製造が出来るように!PCBAを利用する際の製造にかかるコストや追加料金などについて!

最後に!

今回は、透明フレキシブル基板(透明FPC)の設計から発注、そして実際に届いた基板の仕上がりや注意点についてまとめました!

見た目のインパクトが強い一方で、通常のFR-4基板とは異なる設計上の工夫や、製造・PCBAにおける制約があることも分かりました。
特にPCBAに関しては、低温はんだペーストの使用オプションや治具費用など、事前に把握しておかないと想定外のコストが発生する点は注意が必要です!

なお、今回の基板はまだパーツの実装が完了していません。
実装方法や自宅リフローでの可否、実際の仕上がりについては、改めて追記記事としてまとめる予定です。(以下記事を追記しました)

【自作基板 / JLCPCB】透明FPC基板(フレキシブル基板)のパーツ実装に挑戦!自宅リフロー環境でどこまで対応出来るのか?

透明基板は万人向けの素材ではありませんが、見せる基板やデザイン性を重視したガジェットには大きな可能性を感じる素材です。

これから透明FPC基板の製作やPCBAによる実装を検討されている方の参考になれば幸いです。

また、今回テスト的に製作した本透明基板ですが、来年(2026年)1月に東京ビッグサイトで開催されるネプコンジャパンにて展示して頂ける予定です。
JLCPCBさんのブースで見かけた際は、ぜひ手に取って見てやって下さいね!

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