2つのポリマーであり、2つのグレードではない
名前は紛らわしいほど近いものの、ポリアミドとポリイミドは別の材料です。ポリアミドはナイロンの一族で、ポリイミド（PI）はカプトンなどフレキシブル回路のフィルムを支えるイミド系ポリマーです。区別が重要なのは、「ポリアミド」と書かれた仕様が、フレックス用としてどの製造者も在庫していない材料を指すからです。
FR-4 はさらに別の構造で、ガラス布にエポキシを含浸させ、熱と圧力で積層したものです。ガラスが硬いので硬く、その性質が使える場所と使えない場所を決めます。
ポリイミドが与えるもの
- 曲げ。12.5〜50 µm のフィルムに 0.5〜2 oz の銅を載せたものは折れ、同じ回路を FR-4 で作ると折れません。
- 温度。ポリイミドはエポキシ積層材が軟化する範囲より十分高温まで機械的特性を保ち、エンジンルーム、医療、産業の実装に現れる理由がここにあります。
- 耐薬品性。エポキシを侵す溶剤やフラックスも、ポリイミドにはほとんど影響しません。
- 厚み。フレックスのコアはどのリジッド積層材よりも薄く、それが回路を筐体に隠すことを可能にします。
そのコスト
柔軟性は無償ではありません。ポリイミドは水分を吸いやすく、面内の膨張が大きく、FR-4 より寸法安定性が低いため、パネルの位置精度やカバーレイの位置合わせが難しくなります。材料自体が高く、カバーレイの積層、補強板の接着、レーザーや金型での切断といった工程もコストが上がり、パネルの取り扱いも難しくなります。
設計側のコストもあります。フレックスのルールは FR-4 のルールではありません。導体は曲げに直角に渡し、めっきは曲げ領域から外し、曲げ半径はレイアウトの後にではなく前に合意します。
FR-4 がまだ勝つ場所
リジッドフレックス基板の大半は FR-4 です。プロセッサ、コネクタ列、電源段は、動く必要がないためリジッド材に載ります。FR-4 は安く、平坦で、理解も進んでいます。ポリイミドは折れる部分にだけ使います。
これが実務的な判断ルールです。柔軟性は形状が要求する場所に置き、それ以外は積層材で作ります。フレキシブル基板のページはフィルム系の構成を、リジッドフレックスはその組み合わせを、製造対応能力は両者の板厚範囲をまとめています。