リジッドフレキシブルプリント基板メーカーとその利点
キーワード: リジッドフレキシブル基板メーカー、リジッドフレックス基板
過去に確立された新たな進歩は、電子機器において明らかに時折経験されます。約50年前に遡ると、ロケットのリジッドフレックス基板技術は、配線ハーネスを置き換える必要性に従って発展しました。最初の商業的に利用可能なポータブルコンピュータでは、リジッドフレックス技術が使用されました。
今日、衛星、PC、フレキシブル基板、医療機器、ウェアラブル技術、試験装置に依存するアプリケーションは多くありません。
リジッドフレックス基板
その名が示すように、リジッドとフレキシブルの両方の基板を組み合わせたものがリジッドフレックス基板です。リジッドプリント基板上のサブ回路を接続するために、1つ以上のフレキシブル回路が使用されます。フレキシブルなポリイミド材料を用いて、リジッドフレックス基板は通常、銅張積層基板上に作製されます。それらはリジッドなFR4ボードに接続されます。
多層構造で、パッド付きスルーホールを備えたフレキシブル部分が、リジッドフレックス基板の層間相互接続性を実現しています。単にフレキシブル基板を使用するだけから、フレキシブル領域自体に実際のサブ回路を構築するまで、リジッドフレックス基板はワイヤーハーネスの代替として進化してきました。
リジッドフレキシブル基板の利点
従来のリジッドプリント基板と比較すると、リジッドフレックス基板の設計は非常に挑戦的です。限られたスペースに基板を収める必要がある特定の設計において、リジッドフレックスが使用されるのにはいくつかの正当な理由があります。
スペースの節約
リジッドフレックス基板を必要とする設計では、スペースが贅沢であることがよくあります。例えば、ハンドヘルド熱スキャナーは、高プロファイルコネクタやワイヤーハーネスを収容する十分なスペースがないため、リジッドフレックス基板設計から恩恵を受けることができます。代わりに、フレキシブル基板上に構築された相互接続回路と共に、トレースを配置するためのより多くのスペースを得ることができます。
高い信頼性
プリント基板から頻繁にワイヤーハーネスを取り除く必要がある場合、コネクタがその役割を果たします。筐体内で多数の相互接続サブ回路を含む設計の場合、プリント基板にコネクタを追加することで故障のリスクが高まります。リジッドフレックス設計を実施することで、ボード間コネクタの必要性が排除されます。これは時として故障しやすいこともありますが、より少ないはんだ接合点にもつながります。
試験の簡便さ
すべてのサブ回路がすでに相互接続されているため、プリント基板が製造された後、リジッドフレックス基板の自動試験も容易です。部品が組み立てられる前に、ネットワーク問題を排除する能力は、不必要なコストと廃棄をさらに防ぎます。
低コスト
リジッドな対応品と比較すると、リジッドフレキシブル基板メーカーによるリジッドフレックス基板は、前者が製造が難しいため、全体的に安価です。しかしながら、リジッドフレックス基板を使用することで製品の総コストは削減されます。フレキシブル材料の導電層が配線相互接続を置き換えるため、時には肉体労働を含む組み立てコストを節約できます。リジッドフレックス基板はそれ自体が完成した回路であるため、取り付けられる筐体にワイヤーハーネスを導入する必要はありません。製品の各ユニットに対して、そのような配線作業は追加コストであり、貴重な時間を消費します。
リジッドフレキシブル基板の構成上の課題
適応性と柔軟性は、三次元の製品や設計を可能にするさまざまな困難によって相殺されます。製品を集合体の中で真により強固な剛体部分とするために、従来のリジッドフレキシブル基板設計の助けを借りて、骨格、コネクタ、部品を実装します。再び、従来の設計においては、フレキシブル回路は単なる相互接続装置として機能し、振動への耐性を向上させ、質量を低下させる役割を果たしました。
リジッドフレキシブル基板の新しい設計ルールは、新製品設計と進化したフレキシブル回路技術の組み合わせによって導入されました。フレキシブル回路領域に部品を配置する機会は、現在、設計チームに存在します。この機会を多層アプローチによるリジッドフレキシブル設計と組み合わせることで、あなたとチームは設計により多くの電子機器を組み込むことが可能になります。しかしながら、この機会を得るにあたり、開口部や配線に関していくつかの課題が追加されます。
リジッドフレキシブル設計に熟練したプリント基板設計者にとって、製品の小型化の時代が到来していることから、切迫した需要があります。リジッドフレキシブル基板の設計には多様なスキルセットが必要であることを理解することは、この課題に取り組む前に不可欠です。
三次元環境では、純粋な電気的アプローチを取るのではなく、設計を視覚化し始める必要があります。リジッドフレキシブル設計は一般的に筐体に組み込まれ、機械的要素を考慮しなければなりません。
ある程度、プリント基板のフレキシブル部分は時に曲げられます。これは、材料にかかる機械的負荷を考慮する必要があることを意味します。早期故障を防ぐために、曲げ領域または屈曲線は慎重に管理されなければなりません。
機械的応力によってパッドが弱体化するため、曲げ領域ではパッドやビアを避けるべきです。構造強度のため、トレースも屈曲線に対して垂直に配線されるべきです。曲げ領域を強化するために、既存のトレースに沿ってダミートレースを追加することができます。
フレキシブル領域のグランドプレーンは、ソリッドな銅面ではなく、ハッチングされたポリゴンを持つべきです。OrCAD PCB Designerを使用している場合、これは容易に完了できます。リジッドフレキシブル設計のためには、デザイナーは最適化される必要があります。
電気機械的要因による設計への影響
リジッドフレキシブル基板を設計する際は、リジッドボードとフレキシブル回路の両方に影響を与える電気機械的要因について考えてください。設計を構築する際は、曲げ半径と厚さの比率に焦点を当てます。フレキシブル回路では、曲げ領域での厚さの増加またはきつい曲げにより、故障の可能性が高まります。メーカーは、曲げ半径をフレキシブル回路材料の厚さの少なくとも10倍に保つことを推奨しています。
内側の曲げに沿った圧縮や、フレキシブル回路の外側の曲げに沿った伸長は避けるべきです。曲げ角度を90°を超えて増加させると、フレキシブル回路上の一点での圧縮と別の点での伸長が増加します。
曲げ領域における導体のタイプと厚さは、リジッドフレキシブルの信頼性におけるもう一つの主要な論点です。パッドのみのめっきを使用し、導体上のめっき量を減らすことで、機械的応力と厚さを低減できます。厚いニッケル、金、または銅めっきの使用は、機械的な割れや応力を発生させ、曲げ部の柔軟性を低下させます。
リジッドフレキシブルプリント基板設計に必要な協業
新しいプリント基板設計ツールは、設計チームに、フレキシブル回路の動作をシミュレートし、3D電気機械設計を視覚化し、複数のレイヤースタックを管理し、設計ルールを検証する能力を提供します。これらのツールが手元にあっても、リジッドフレキシブル基板の成功した設計は、メーカーとチームの間の協業にかかっています。
リジッドフレキシブルプリント基板プロジェクトの初期段階では、開始後の一貫したコミュニケーションに関する計画の回転と相互作用を通じて、コラボレーションが継続されるべきです。