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リジッドフレックス PCB について: 利点、用途、製造

GlobalWellPCBAが提供するさまざまなタイプのリジッドフレックスPCB

以下からリジッドフレックス PCB を選択するだけでガイドにアクセスできます。

導入

リジッドフレックス PCB は、家電製品や電子機器で一般的に使用されています。これは、リジッド PCB とフレキシブル PCB の両方を組み合わせたものです。これは、1 つのリジッド フレックス PCB でリジッド PCB とフレックス PCB の複雑な利点を引き出すことができることを意味します。リジッドフレックス PCB の使用にはさまざまな理由があります。機械的なサポートが大きな利点ですが、部品実装の強化も狙うことができます。 

これは硬質で複雑な PCB の組み合わせであるため、この PCB の一部は曲げ可能で、もう一方の部分は曲げられないことは明らかです。これらは軽量であるだけでなく、省スペースであるため、自動車、航空宇宙、その他の産業のデバイスに使用できます。この投稿では、リジッドフレックス PCB について詳しく学習していきます。 

リジッドフレックス PCB

議論を始める前に、リジッドフレックス PCB を定義しましょう。リジッド/フレキシブル PCB には、リジッド PCB とフレキシブル PCB の両方が含まれます。これらは多層 PCB の一種です。アプリケーションの性質や機能に応じて、これらの PCB をより複雑にすることができます。これらの PCB は複雑な性質を持っているため、設計時に注意が必要であることは間違いありません。リジッドフレックス PCB の複雑さは、設計開発における過失が後でパフォーマンスを台無しにする可能性があることを示しています。これらの PCB の最も優れた点は、PCB の設計中に 3D 空間を自由に使用できることです。したがって、これらのボードに硬い部品が存在しても、ねじれや回転が可能です。 

リジッドフレックス PCB の作業

リジッドフレックス PCB は、他の PCB と比較して動作が異なります。これらの PCB には、ポリイミドと FR4 を含む両方の基板を使用します。これらが動的に動作し、あらゆる点で電子機器のパフォーマンスを向上させることができます。ここでは、リジッドフレックス PCB の基本的な機能について簡単に学びます。 

  • これらの PCB の剛性部分は、基板に機械的強度を追加するために使用されます。
  • コンポーネントの取り付けを改善するために剛性部分を利用することもできます。 
  • 基板を介した放熱は、剛性面からも可能です。
  • フレックス部分は、ボード、そのコンポーネント、層、および剛性セグメント間の相互接続を開発するためのものです。
  • リジッド PCB とフレキシブル PCB は両方とも、エッチングに導電層を使用します。
  • 層を垂直に結合するためにメッキされたスルーホールを使用します。これは、リジッドセグメントとフレックスセグメントの両方に当てはまります。
  • フレックス部分はコンポーネントの実装には使用されません。
  • 周囲の要素を損なうことなく、フレックス部分を好きなようにねじったり回転させたりできます。
  • これ以外に、リジッドフレックス PCB から 3D 構造を開発することもできます。

3D 構成を開発する目的は、これらの PCB の剛性部分によって提供されるサポートを強化することです。そのため、セットアップ内でより優れた強力な相互接続を作成でき、耐久性が向上します。ラミネートと呼ばれる方法により、リジッドおよびフレックス PCB 用の材料を導入できます。この際、熱的および機械的な問題がまったく発生しないように、材料が適切に接着していることを確認する必要があります。 

リジッドフレックス PCB は設計が完璧でなければ役に立たないため、以下に覚えておくべき効果的なヒントをいくつか示します。 

  • ダイナミックな曲げを実現できるように、柔軟なレイヤーをトレースルートすることを忘れないでください。
  • 剛性セグメントとフレックスセグメントの間に過度の移行応力があってはなりません
  • 最適な曲げ半径制御を確保することが重要です 
  • 剛性セグメントとフレックスセグメントには、厚さの変動に対して十分な余地を与える必要があります。

リジッドフレックス PCB の設計上の考慮事項

これらの推奨事項を実行すると、完璧なリジッドフレックス PCB を開発できるようになります。その方法を見てみましょう: 

  • レイヤーのスタックアップ

リジッドフレックス PCB のレイヤースタックアップにエラーがあってはなりません。リジッド層とフレックス層の個々の数を決定することが重要です。そうしないと、設計が台無しになる可能性があります。配線、動的屈曲、コンポーネント密度などの要素も考慮することが重要です。硬質層のラミネートは常に FR4 およびガラス ラミネートである必要があります。柔軟な層には、柔軟な誘電体とポリイミドが推奨されます。また、これらの層を組み合わせるには、追加の接着層をセットアップに組み込むことが重要です。テストでは、積層体は厚さ、インピーダンス制御、柔軟性、剛性をあらゆる点で満たしている必要があります。 

  • トランジション (リジッドからフレックスへ)

ここでは 2 つのセグメントを使用しているため、遷移セグメントで破損やバンプが発生する可能性が高くなります。したがって、この移行を慎重に処理することが重要です。そうしないと、両方の部分が台無しになる可能性があります。

  • トランジション構成にはテーパーと丸い角を使用する方が良いでしょう。
  • 機械的ストレスを軽減するために、環状リングは幅広である必要があります。
  • 転移部分が銅の場合、望ましいパフォーマンスを得るには、覆われていない部分を減らすことが重要です。 
  • 鋭角ではなく、曲線を描くコーナーをお勧めします。 
  • 曲げ半径

もう一つ重要なことは曲げ半径です。フレキシブル部分は一定の長さの曲げ半径を超えることができないため、リジッドフレックス PCB を開発する際にはそれを考慮する必要があります。きつすぎると、銅のトレースが破損し、ラミネートが台無しになる可能性がありますが、これは望ましくありません。したがって、銅の厚さ、層の積層、および動的屈曲は、曲げ半径に関連する複雑さを回避するために最適である必要があります。 

  • コンポーネントの配置

PCB のフレックス部分にコンポーネントを表面実装できないことはすでにご存知でしょう。したがって、これを行っている間、コンポーネントがフレキシブルな部分内で滑らないようにしてください。PCB の構造に損傷を与える可能性があります。また、コネクタは応力コンポーネントであるため、コネクタと遷移セグメントとの間の正確な距離を維持する必要があります。銅の面積は余分な熱を逃がすのにも役立ちます。 

  • ルーティング 

より良い結果を得るには、次のトレースのヒントに留意してください。 

  • トレースのサイズは広くする必要があり、動的曲げを改善するには適切な間隔が必要です。
  • 鋭角を作らないようにしてください。これはリジッドフレックス PCB には推奨できません。
  • 中立的な曲げ軸が存在する場所にルーティングする方が良いでしょう。 
  • 必ず最適な銅密度を使用し、セットアップ全体を通じてそれを維持してください。

リジッドフレックス基板の製造手順

これが産業グレードのリジッドフレックス PCB を開発する方法です。

  • 材料の準備

このプロセスは、剛性部品とフレックス部品の材料を調達することから始まります。これらの材料は、さらなる処理の前に適切な洗浄と調整を受けます。 

  • イメージング

次のステップは、導電性パターンを利用して内層と外層のイメージングを開始することです。このために、リソグラフィーとエッチングが使用されます。イメージングの目的は、PCB 層上にパッドとトレースを開発することです。 

  • 穴の形成

穴を開けるにはドリルが重要ですが、パンチで穴を開けることもできます。このプロセスでは、コンポーネント穴や工具穴などのさまざまな穴を作成できます。垂直相互接続を形成できるように、それらを銅とともにメッキします。 

  • ラミネート加工

積層は、PCB 層を位置合わせできるようにするために重要です。高温と制御された圧力によりこれが可能になります。また、この時点で両方のセグメント間の結合を損なうべきではありません。それらを強化するために、非常に強力な接着剤を使用しています。 

  • イメージング

次に、外層をイメージングします。このステップでは、同じリソグラフィーとエッチングのプロセスが使用されます。 

  • はんだマスクと仕上げ

ソルダーマスクは、銅層を腐食や損傷から保護するために使用されます。この時点ではパッドとトレースをラミネートしません。 PCB のみ、その性質に基づいた表面仕上げが使用されています。 ENIG を使用する PCB もあれば、HASL、OSP、および錫を使用する PCB もあります。 

  • シンギュレーション

また、PCB の大きなパネルを配線する必要もあります。このステップでは、リジッドフレックス PCB が他のものと簡単に識別できる複雑な構成を持っていることを示します。 

  • テスト

テストと検査は、このプロセスの最も重要なステップです。当社はテストによって PCB を強化するだけでなく、有害な欠陥を適時に指摘し、修正することもできます。これを可能にするために、さまざまな検査方法が利用可能です。ただし、AOI (別名自動光学検査) は、従うべき一般的なプロセスです。 

  • 集合体

リジッドフレックス基板の場合は必要に応じて3D形状を取得できます。また、組み立て時には、製造前段階で開発された設計に従ってコンポーネントと層が取り付けられます。 

リジッドフレックスPCBのコスト面

  • レイヤー数

ロジックは簡単です。層が増えるとコストも高くなります。この理由により、リジッドフレックス基板を含むすべての多層基板は手頃な価格ではなく、生産にも費用がかかります。 

  • パネル 

パネル面積の使用率が低い場合、コストが増加します。したがって、予算を膨らませないためには、スペースを効率的に使用することが重要です。 

  • 仕上げとコーティング

さまざまな表面仕上げが手頃な価格で入手できますが、欠点もあります。このため、表面仕上げもこれらの PCB のコストに影響を与える可能性があります。 

  • 柔軟な材料の種類

ポリイミドなどの PCB 材料は高価であり、希少でハイエンドの材料を使用している場合は、懐が大きく痛むことを覚悟してください。 

  • 登録精度

厳密なトレースとより高い精度を目指す場合は、ハイエンドの機器が必要になります。したがって、この機器にアクセスするには、予算を捻出する必要があります。 

  • 設計の複雑さ

高密度ルーティングと HDI 機能を使用したい場合は、生産コストも増加します。 

  • テスト

さまざまなテスト方法には多くのツールや機器が含まれることは明らかであり、このため、メーカーは PCB のテストに予算を超えて取り組む必要があります。 

リジッドフレックス PCB を使用する利点

混載梱包

リジッドフレックス PCB を使用すると、パッケージのサイズが小さくなるのは明らかです。このため、1枚のリジッドフレックス基板を使用することで省スペース化を図るだけでなく、品質と性能の向上を同時に図ることができます。 

より高い信頼性

リジッドフレックス PCB の最も優れた点は、信頼性が向上していることです。これは、高周波で強力な電子機器に役立ちます。 1 つのユニットで 2 つの PCB を使用することは奇跡に他なりません。このため、パフォーマンスをリジッドフレックス PCB に依存するアプリケーションが数多く存在します。 

まとめ

リジッドフレックス PCB は、エレクトロニクス、自動車、航空宇宙などの分野を維持するための優れたイノベーションです。理由はとても簡単です。品質と信頼性。これ以外に、スペース効率と強度もこれらの PCB の共通の特徴です。うまくいけば、これで、将来のプロジェクトでリジッドフレックス PCB を試してみることができます。

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