フレキシブルPCB設計ガイド
PCBは20世紀初頭に登場し、半導体パッケージの技術的進歩を反映して、業界関係者はよりコンパクトで効率的な電子製品に投資できるようになった。今日では、皮膚に直接触れて健康状態をモニターできる人体に合わせた医療機器や、折りたたみ可能なディスプレイを備えたスマートフォンなど、革新的な開発が見られる。
これらの進歩を達成するために フレキシブルPCB-従来の形状の制約を超えることが不可欠です。しかし、設計と製造のどちらの観点から見ても、フレキシブルプリント基板の構築にはより大きな課題があり、設計者はより多くの思考をプロセスに投資する必要があります。この記事では、FS Technologyが提供する フレキシブルPCB設計ガイドフレキシブル回路設計の技術的側面を洗練させ、プロジェクトのコストを削減することを目的としています。
フレキシブルPCB設計の基本
まず、フレキシブルPCBのコンセプトと、デザインのアイデアを引き出すための使用方法を理解することから始めましょう！
フレキシブルプリント基板フレキシブル回路は、より薄い材料を使用することによって、曲げたり折り曲げたりする機能を実現する。構成に必要な材料には次のようなものがある：
- 導電性銅箔： 回路の導電性の主材料として使用され、完全焼鈍または低温焼鈍の形態で提供され、その柔軟性を高めることができる。
- 絶縁体： 一般的な素材としては、ポリイミド、PET、PEN、PTFE、アラミドなどがあり、十分な柔軟性が要求される。
- カバーレイヤー： に似ている。 ソルダーマスク層その目的は回路を保護することであり、フレキシブル回路の最外層として銅導体を絶縁する。曲げ特性の互換性が必要なため、カバー層にも柔軟性が求められます。
- 接着剤： 治療後 PCBの異なる層を強固に接着するラミネーション を強固なものにしている。
- 接着剤なし： プロジェクトの要件に応じて、接着剤不使用の材料を使用することで、高温での亀裂、吸湿、接着剤の増加などを防ぐことができます。 銅層の厚さ より大きな柔軟性を提供しながら。
とは関係ない。 プリント基板の種類それは、電子部品を外層に固定し、部品端子と導電パッド間の信頼性の高い電気接続を確保することです。この目標を達成するためには、基板に穴を開け、電気めっきを行って穴の壁に銅層を析出させる必要もあります。
一部の高精度デバイスでは、より多くの層を持つPCBが必要とされる。しかし、フレキシブルプリント基板の場合、ほとんどの用途では2～6層で十分です。もちろん 多層フレキシブルプリント基板FSテクノロジーは、最大12層までの需要に応えることができる。
フレキシブルなPCB設計プロセス
があります。 PCB設計プロセス プロジェクトの理解、回路図の作成、回路と部品のレイアウト、設計の検証、ファイルの生成、製造、組み立てなど、主要なステップは一般的に標準化されている。
- 電流仕様、電圧要件、静電容量、インピーダンス、シールドの必要性、配線の詳細、信号のバリエーションなど、プロジェクトの要件をまず理解する必要があります。
- 回路図を作成し、さまざまな回路の接続や関係を詳細に説明する。 電子部品.
- 回路の物理的レイアウト、部品間の距離、静的および動的アプリケーションに基づく回路トレース、特に折り曲げセクションと曲げセクションを考慮してください。
- ラベルや識別子を追加して、プロジェクトの継続性を確保する。
- シミュレーション・ソフトウェアを使用するか、プロトタイプを作成して、フレキシブルなPCBレイアウトを検証する。
- 以下を含む製造ファイルの作成 ガーバーファイルメーカーが設計仕様に従って生産できるようにするためである。
- アディティブ・マニュファクチャリングまたはメカニカル・エンジニアと協力し、フレキシブルプリント基板の曲げや成形を考慮しながら、デバイス全体のフレキシブルプリント基板の互換性を確保する。
フレキシブルPCB設計のヒント
サーキット・タイプ
フレキシブルプリント基板は、最小限の折り曲げ（「スタティック」）を意図したものと、通常の折り曲げ（「ダイナミック」）を意図したものとがあり、回路に個別に使用することができる。これは結局のところ、素材と厚みに依存する。一般的に、厚いフレキシブルPCBは柔軟性に劣るため、動的なフレキシブル回路（ノートPCのものなど）の場合、曲げ面積を薄く保つ必要があります。
さらに、回路基板の複数の層がフレキシブルな素材とリジッドな素材を組み合わせている場合は、次のように表示される。 リジッド・フレックスPCB.このタイプの基板は、さまざまな形状に成形したり曲げたりできる多用途の3D相互接続として機能します。リジッド・フレックス・テクノロジーを活用することで、設計者は複数のPCB、相互接続ワイヤー、ケーブルを1つのまとまったユニットに統合することができ、性能の向上とコンパクト化を実現できます。
もうひとつのコンセプトは セミフレックスPCBしかし、実際にはフレキシブル回路ではない。ディープミリング技術を使って曲げる必要のある部分を薄くし、ある程度の柔軟性を持たせている。本質的には FR-4 PCB.
配線レイアウト
フレキシブルプリント基板の高速設計 は、レイヤーの積み重ねがインピーダンス制御の課題となる。層数の違いによって様々な構造があり、それぞれにシグナルインテグリティと柔軟性の点で長所と短所がある。
一般に、絶縁材料、トレース幅、厚さ、信号トレースと基準層間の距離など、さまざまな要因がインピーダンスに影響する。一般的には、信号のインピーダンスを制御し、シグナルインテグリティを向上させるために、グランド層を基準プレーンとして使用する。
電磁干渉（EMI）や意図しない信号の結合を防ぐために、ベタ銅シールド、クロスハッチング、銀インクを採用することができます。また、クロスハッチングはフレキシブルプリント基板の柔軟性を高め、軽量化にも役立ちます。
このような従来の考慮事項に加え、フレキシブルPCBの柔軟性は、曲げに関する課題をもたらします。曲げ半径と回路厚を比較した曲げ比は曲げ耐久性に影響し、曲げ半径が小さいほど故障のリスクが高まります。導体経路への潜在的な曲げの影響を分析することは非常に重要です。そのため、フレキシブルPCB配線の重要なポイントは、曲げ部分にあります。
配線する場合、トレースはベンドラインに垂直にこれらの領域を横切るべきであり、ビアとピンは損傷を防ぐために除外すべきである。隣接するトレースとレイヤーを重ねるとベンドエリアが硬くなるので、トレースをずらすのが望ましい。設計者はレイヤー構造にも注意し、一貫して使用できないレイヤーでの配線は避ける必要があります。
コンポーネントのレイアウト
組み立てられたプリント基板の表面には部品があり、曲げ特性があるため、フレキシブル回路のパッドは浮き上がりやすい。メーカーは通常、カバー層から封止されたパッドを延長するなどのアンカー技術を採用している。
メーカーの努力に加え、設計者は曲げによるストレスを軽減するため、パッドサイズを大きくすることができ、これは片面フレキシブルPCB設計に特に効果的です。さらに、特定の領域に機械的な補強リブを導入することで、さらなる強度を得ることができます。
その後 コンポーネント配置フレキシブル回路上の部品のX、Y、Zの間隔を確認することは、平らな状態だけでなく、曲げ加工中も非常に重要です。これは可視化ツールを使って確認することができます。
追加
製造段階に近づくにつれ、フレキシブル回路材料のリードタイムが長く、製造上のユニークな課題があるため、次のような専門会社と協力することが非常に重要になります。 フレキシブルPCBの製造を専門とするFSテクノロジーのようなメーカー.IPC-2581のようなファイル転送用のインテリジェントなデータフォーマットは、従来のPCBよりもフレックス設計の方が複雑な転送プロセスを合理化します。
の選択である。 PCB設計ツール は、フレックス回路設計の効率に大きな影響を与えます。Cadence社のOrCAD PCB Designerのようなツールは、3D機能とフレックス設計ガイドラインに合わせた機能を備えており、フレックス回路とリジッドフレックス回路を設計するためのより生産的な環境を提供しました。
エンディング
フレキシブル・エレクトロニクスは、体内でのデータ検索を可能にし、この技術の多様な可能性を示している。本書は、フレキシブルプリント基板設計の基礎となる概説書であり、フレキシブルプリント基板の材料と設計に重点を置いている。 製造工程.
このフレキシブルPCBデザインガイドを締めくくるにあたり、今後も魅力的なコンテンツにご期待ください。皆様からの貴重なご意見、ご感想をお待ちしております！
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