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多層リジッドフレックス PCB

  • 多層リジッドフレックス PCB

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概要

アイテム リジッドフレックス PCB
最大レイヤー 36L
内層の最小トレース/スペース 3/3ミル
アウトレイヤーの最小トレース/スペース 3.5/4ミリ
内層最大銅 6オンス
アウトレイヤーマックス銅 3オンス
最小機械穴あけ 0.15mm
最小レーザー穴あけ 0.1mm
アスペクト比(機械穴あけ) 12:1
アスペクト比(レーザードリリング) 1:1
圧入穴公差 ±0.05mm
PTH 許容値 ±0.075mm
NPTH許容値 ±0.15mm
皿穴許容差 ±0.15mm
板厚 0.4~3mm
板厚公差(<1.0mm) ±0.1mm
板厚公差(≧1.0mm) ±10%
インピーダンス許容差 シングルエンド:±5Ω(≦50Ω)、±10%(>50Ω)
差動:±5Ω(≦50Ω)、±10%(>50Ω)
最小基板サイズ 10*10mm
最大ボードサイズ 22.5*30インチ
輪郭許容差 ±0.1mm
最小 BGA 700万
最小SMT 7*10ミル
表面処理 ENIG、ゴールドフィンガー、浸漬シルバー、浸漬錫、HASL(LF)、OSP、ENEPIG、フラッシュゴールド、硬質金メッキ
戦士の表情 緑、黒、青、赤、マットグリーン
最小ソルダーマスククリアランス 150万
最小ソルダーマスクダム 300万
伝説 白、黒、赤、黄
凡例の最小幅/高さ 4/23ミル
ひずみフィレット幅 1.5±0.5mm
ボウ&ツイスト 0.05%

多層リジッドフレックス プリント基板 (PCB) は、リジッド素材とフレキシブル素材を組み合わせたものです。 3 つ以上の銅導電層がこれらの回路の穴を介して接続されます。 

このタイプの PCB は、硬い材料の強度とサポートを備えており、柔軟な部分があるため簡単に曲げることができます。リジッドフレックス PCB は軽量かつコンパクトで、ハイテク機能を備えた最小の電子機器にも適合します。 

多層リジッドフレックス回路の一般的な用途には、医療機器、航空宇宙、自動車セクションなどがあります。この記事では、多層リジッドフレックス回路基板とその設計上の考慮事項について説明します。 

リジッドフレックスPCBはどのように機能しますか?

多層 PCB には、導電層間に 3 次元の相互接続があります。これにより、複数の個別の PCB の使用が不要になり、さらに優れた作業が可能になります。ポリイミドなどのフレキシブル PCB 材料は、FR-4 で作られた剛性セクションと組み合わされています。 

2 つの層は強力な接着剤を使用して接続されています。垂直接続を行うために、回路の各層にビアとコンポーネントの穴が存在します。 PCB の剛性部分にはコンポーネントがあり、柔軟な領域は動的機能のための曲げ可能な接続を形成するために使用されます。 

多層リジッドフレックス PCB により、さまざまな電子機器に合わせてコンパクトに曲げ、折り畳み、巻き付けることができます。これらは、高性能を備えた高度な電子設計のためのワンストップ集積回路の選択肢です。 

各フレキシブル層には、絶縁用の外部ポリイミド層があります。回路接続用にメッキスルーホールが追加されています。さらに、高速でインピーダンスを制御するために表面ストリップラインが追加されています。 

全体として、リジッドフレックス回路は、クロストーク、過熱、部品密度などの設計上の課題が電子機器に存在する可能性がある場合に適合できます。 

これらのタイプの PCB は層構造になっているため、複雑なコンポーネント領域でも熱を放散できます。さらに、柔軟な機能により、PCB を独自の形状の形状に取り付けることができます。 

リジッドフレックスサーキットの種類

リジッドフレックス プリント基板には 2 つのタイプがあります。

リジッド-フレキシブル複合PCB

これは、共通のブラインド ビアと埋め込みビアを備えたリジッド ボードとフレキシブル ボードの組み合わせです。ブラインド ビアは、基板を貫通することなく 2 つの層を接続します。一方、埋め込みビアは、回路や配線の配線を強化するために使用されます。複合 PCB は高密度設計です。 

リジッドフレキシブルPCB

リジッド基板とフレキシブル基板は両方とも別々に製造され、その後積層されます。これらにより、狭い設計スペースに収まる高性能を備えた高度なボードが得られます。 

リジッドフレキシブル PCB の主な用途は、医療機器、テレビ、照明です。リジッドフレックス回路は、高温耐性と曲げ能力に優れているため、長時間稼働するハイエンド電子機器に最適です。 

リジッドフレックス PCB の設計上の考慮事項

リジッドフレックス PCB の設計要件は少し複雑です。信頼性の高い回路コンポーネントを設計するのに役立つ重要なものをいくつか示します。 

  • レイヤーのスタックアップ

信頼性の高い曲げと機能を確保するには、剛性層とフレックス層の両方を十分に積層する必要があります。フレックス層の数が増えると、回路の構造が強くなりません。 

剛性層が増加すると、PCB は厚くなります。適切な剛性層とフレックス層の存在により、回路を独自の設計形状に曲げたときに頑丈な構造が得られます。 

剛性層は、強化ラミネートまたは FR-4 を使用して形成できます。回路のフレックス領域には、さまざまな形状に曲げることができる誘電体材料が使用されています。 

高度な接着剤は、これら 2 つの層を 1 つの構造に結合する必要があります。インピーダンスの制御と安定性を高めるには、これらの層のバランスが不可欠であることに注意してください。

  • 曲げ半径

最小曲げ半径を超えないよう注意してください。曲げ半径が小さい場合、銅の破損やコンポーネントの損傷につながります。さらに、層が剥離し、PCB が機能不全になる可能性があります。 

フレックスリジッド PCB を製造するには、通常 3mm ~ 10mm の曲げ半径が使用されます。曲げ半径は、異なる銅の厚さを使用したり、より柔軟な材料を追加したり、スタックアップ設計を変更したりすることで調整できます。 

  • リジッドからフレックスへの移行

段階的な移行ジオメトリや環状リングなどの多くの要因が、剛体から屈曲体への接続に影響を与える可能性があります。接続が慎重に行われないと、PCB に亀裂が入ったり、機能しなくなったりします。 

これを回避するには、遷移付近での銅の使用を減らし、材料の堆積を避けます。鋭角を使用してスキップし、コーナーを徐々に先細にして、トランジションを容易にします。 

  • コンポーネントの配置

柔軟なレイヤーは適合性と動きのみをサポートするため、コンポーネントを追加することはできません。したがって、回路コンポーネントは剛性セクションに配置する必要があります。さらに、柔軟な部分が自由に曲げられるようにするために、重なり合いを避ける必要があります。 

また、コネクタにかかるストレスも軽減されます。もう 1 つ留意すべき点は、リジッド セクションとフレックス セクションの遷移の周囲にコンポーネントを配置しないことです。温度調整コンポーネントに注意し、十分な銅領域を確保してください。 

  • ルーティング

PCB の破損や剥離を避けるために、配線は中立軸に沿って行う必要があります。移行中は鋭角を避けてください。一部の部分で放熱が不足し、回路が熱くなる可能性があるため、銅の密度に注意してください。柔軟性をサポートするために、幅の広いトレースを使用し、適切な間隔をあけてください。 

リジッドフレックス PCB アセンブリ

リジッドフレックス PCB アセンブリでは次の手順に従います。

  • 材料の準備

最初のステップは、製造前に銅張積層板を洗浄することです。この後、プリプレグ、ポリイミド、カバーレイ、補強材が要件に応じて切断されます。 

  • インナーフレックスコア

フレックス ボードには、ポリイミド (PI) を使用し、薄い銅箔で覆うことができる柔軟な内部コアがあります。さらに、フレックス層を 2 層以上追加する場合は、銅箔が積層されます。

  • フレックスコア回路の作成

ラミネート後、紫外線照射を防ぐためにフォトレジストでコーティングされた銅箔を使用してフレックスコア回路が作成されます。フォイル上で PCB 接続を行うには、不透明なフィルムが使用されます。このフィルムは、回路パターンを保護するために UV 光で硬化されます。 

最後のステップは、未硬化のフォトレジストを洗い流し、露出した銅を NaOH 溶液に浸すことです。余分な銅が溶解し、内部コアの銅回路がより目立つようになります。

  • 回路積層

リジッドフレックス層が 3 層以上ある場合は、銅箔層と PI 層が交互に積層されます。ラミネートは回路を追加する前に行われます。さらに、銅は回路を錫で電解するために使用されます。 

余分な材料は NaOH バスで溶解され、電気めっきされた銅の痕跡だけが残ります。次のステップでは、レーザーを使用してプレートに穴を開けます。カバーレイをラミネートして、PCB のフレックス層を完成させます。

剛体セクション回路、穴あけおよび積層

PCB の剛性セクションは、プリプレグ層と銅箔が交互に積層されます。基板には、剛性セクション上の回路とともに穴が追加されます。レーザーを使用して HDI PCB を作成することもできます。 

  • 余分な材料をカットする

レーザーを使用して余分なプリプレグを切り取り、断面を露出させます。

  • PCB の機能をテストする

一般的な PCB テストには、インピーダンス チェック、曲げ、熱性能などがあります。これらのテストは、PCB 上にシルクスクリーンと表面仕上げを追加した後に行われます。穴、接続部、機械的抵抗の品質もチェックしてください。

多層リジッドフレックス回路の利点

多層リジッドフレックス PCB には、次のようないくつかの利点があります。 

  • 機能の向上

多層回路は回路アセンブリ密度が高く、機能が向上します。小さなサイズの PCB であっても、層によって容量と信号速度が向上します。 

  • 組み立てミスの削減

PCB 層の製造は機械で自動化されているため、人的ミスが発生する余地は少なくなります。手作りのワイヤの多くにはこれらのエラーがあり、機能不全につながります。自動組み立てにより、接続用の完璧な配線とビアが確保されます。

  • 手頃な価格

製造は手作業に依存しないため、個別のはんだ付け、ラッピング、または配線のコストが削減されます。さらに、自動化による生産量の増加により、大量注文が安くなります。

  • 柔軟な設計と設置

多層立体設計により自由なデザインが可能です。高度な設計により、多層リジッドフレックス PCB は、重い負荷や化学変化の下でもより適切に機能し、過酷な天候にも耐えることができます。

もう 1 つの利点は、屈曲可能な回路をどこにでも調整してより優れた電子動作と機能を実現できるため、設置が柔軟であることです。また、これらの回路が高密度であるため、複数の機能を追加するためのスペースがさらに広がります。

  • 放熱性の向上

多層設計のリジッドフレックス PCB は流動性が優れています。その結果、熱をより良く放散することができます。さらに、エアフローが改善されることで、全体的な動作温度が確実に低くなります。表面積/体積比の増加により、回路のライフサイクルも長くなります。

  • 軽量

多層リジッドフレックス回路は、薄い誘電体基板を使用して作成されます。したがって、頑丈な構造でありながら、より柔軟です。サイズが小さいため、小型電子機器の組み立てが容易になります。 

  • 耐久性のある 

リジッドフレックス回路では相互接続が少ないため、耐久性が向上します。これらの回路は、動作を停止するまでに最大 5 億回屈曲します。熱条件が極端な場合でも、通常どおり機能します。 

リジッドフレックス PCB のアプリケーション

リジッドフレックス回路は、低い製造コストで信頼性の高い性能を発揮します。航空宇宙技術などのさまざまなハイテク機器に使用されています。リジッドフレックス回路は、長寿命を実現するために簡易照明にも使用されています。 

産業用アプリケーションには、高品質の信号を必要とする無線周波数デバイスや軍事通信デバイスが含まれます。損傷することなく、衝撃の大きいインパクトデバイスに最適です。 

その柔軟な性質により、健康監視ウェアラブル機器などの医療機器に使用されています。 X 線装置、心臓モニター、CAT スキャン装置などの一部のハイテク機器では、リジッドフレックス PCB が使用されています。 

もう 1 つの重要な用途は、e コマース部門の出荷追跡とスキャンです。作業がより簡単かつ迅速になります。 

結論 

多層リジッドフレックス PCB は、無線周波数、高速通信、マイクロ波システムで使用される多用途のデジタル回路です。リジッドフレックス PCB は、軽量かつコンパクトでありながら信号品質を向上させます。これらの回路を設計するときは、材料、曲げ半径、内部コンポーネントの配置を考慮してください。専門の PCB メーカーと提携して、究極の設計の柔軟性を備えた最高の品質を保証します。 

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