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積層リジッドフレックス PCB

  • 層状リジッドフレックス PCB

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PCB のプロトタイプと製造の分野で 10 年以上の経験を持つ当社は、品質、納期、費用対効果、その他の厳しい要求の点で、さまざまな業界のお客様のニーズを満たすことに尽力しています。 

世界で最も経験豊富な PCB メーカーの 1 つとして、当社は PCB ニーズのあらゆる側面において、お客様の最良のビジネス パートナーであると同時に良き友人であることを誇りに思っています。
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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%

単層 PCB は急速に過去のものになりつつあります。今日、それを目撃できるのは最も単純な PCB だけです。層状 PCB、特にリジッドフレックス PCB がより広く使用されています。これらは、好きなように曲げたり曲げたりできるだけでなく、機能も強化されています。 

この記事では、その機能、設計上の考慮事項、製造、および業界全体での応用について学びます。 

ただし、積層型リジッドフレックス PCB に進む前に、リジッドフレックス PCB とは何かを理解することが非常に重要です。

リジッドフレックスPCBとは何ですか?

簡単に言うと、リジッドフレックス PCB は、頑丈な回路基板とフレキシブル回路基板の両方の品質を組み込み、発揮するプリント回路基板です。この 2 つをうまく組み合わせると、結果として得られる PCB を快適に曲げることができ、最も過酷な動作環境にも耐えることができます。

次に、階層化されたフォームを定義しましょう。

積層リジッドフレックス PCB とは何ですか?

層状リジッドフレックス PCB は、フレックス ボードとリジッド PCB の利点を享受するために、多くの層、またはリジッド回路とフレックス回路が融合された一種のリジッド フレックス ボードです。

各層は、目的のアプリケーションで意図したとおりに機能する PCB を形成するために慎重に選択されます。

リジッドフレックス PCB の層数は 1 ~ 100 の範囲です。複数のメーカーのおかげで、PCB のプロトタイプとアセンブリをより高速に簡単に作成できるようになりました。プロセスは少し複雑ですが、さまざまな業界向けにこれらを構築することを止めることはできません。 

黄色のフレキシブルコネクタと表面実装技術を備えた緑色のプリント基板

積層型リジッドフレックス PCB の主な特徴

  • ご存知のとおり、層状のリジッドフレックス PCB には、曲がったり硬くなったりする可能性のある部品があります。後者は、レイヤーが重なって配置されていることが特徴です。それらの一部はグランドとして機能しますが、他のものは信号を運ぶために結合されます。 
  • 硬い部分は柔軟な部分ほど薄くはありません。ただし、硬い PCB セクションの内層と同じ方法で構築されています。
  • 剛性セクション間に信号を生成するのはフレックス リボンです。したがって、これを可能にするには、戻る電流用のグランド プレーンに加えて、少なくとも 1 つの層が必要です。
  • クロスハッチングされた銅パターンは、フレキシブル リボン上に広がる電源またはアース接続を作成するために使用されます。これにより、PCB の柔軟性が高まります。 
  • コンポーネントをフレックス リボン上に直接配置できます。ただし、オーバーレイのすぐ上に信号レイヤーがある場合に限ります。オーバーレイが常に信号レイヤー上にあることを確認してください。ボタンメッキ法も使用できます。 
  • コンポーネントの埋め込みは必要ありません。オーバーレイの下に信号レイヤーがある場合は、コンポーネントをフレックス リボン上に直接配置できます。はんだランドはオーバーレイの下の信号層にある必要があります。コンポーネントを取り付ける別の方法は、ボタン メッキとも呼ばれる、コンポーネントの下にメッキされたスルーホール ビアを使用することです。
  • コンポーネントまたは重要な機能は、フレックス リボンの曲げ領域に直接配置されます。
  • 正しいレイヤー配置を使用することで、リジッド セクションとフレックス セクションが合理化されます。すべてのコンポーネントが回路上に均等に積み重ねられています。 

積層型リジッドフレックス PCB を使用する理由?

これらの層状リジッドフレックス PCB を使用すると、次のようないくつかの利点があります。

機能を強化

層が多いため、単層リジッドフレックス PCB を構築する場合と比較して、より高い回路密度を達成できます。これにより、より小さなスペースに、より複雑な機能を追加することも可能になります。

スペースを節約します

積層型リジッドフレックス PCB の場合の PCB アセンブリには、わずかなアセンブリ手順しか含まれません。この中で、フレックス PCB にはポリイミド フィルムが使用されています。これらのシートは表面積を減らし、最終的な PCB のパッケージ サイズを小さくします。また、最終的な回路の重量も大幅に軽くなります。

複数のデザインを 1 つに組み込むことができます。これもスペースを節約するもう 1 つの方法です。 

デザインの自由度

リジッドフレックス回路を使用すると、物を 3 次元で曲げたり曲げたりすることができます。これは、より革新的なデザインを作成できることを意味します。この柔軟性により、メーカーはより耐久性と機能性に優れた魅力的な製品を作成することができます。 

組み立て費用が安くなります

多くの層が関与しているため、組み立てコストが高騰することを心配する必要はありません。ロボットや機械などによる自動化が可能です。これにより製造プロセスがスピードアップし、時間を節約できます。これで効率も上がります。

より信頼性の高い

構造には多くの層が含まれていますが、層状のリジッドフレックス PCB は熱放散に非常に優れています。層が増えると、より多くのコンポーネントが含まれるため、信号の正確なルーティングが可能になり、信号の歪みが減少します。これにより、ボード全体で一貫したパフォーマンスが保証され、信頼性が高まります。 

より高い柔軟性

曲げたり曲げたりできるということは、さまざまな望ましい形状やサイズに成形できることを意味します。たとえば、航空宇宙システムではスペースが限られており、回路を複雑な形状に適合させる必要があります。層状のリジッドフレックス回路により、不規則な表面への組み込みが可能になります。 

このようにして、スペースを最大限に最適化することができます。 

コネクタの数が少ない

接続は基板に直接構築されるか、埋め込まれます。これは、接続するために別のコネクタ部品やワイヤを必要としないことを意味します。この種の PCB アセンブリでは、個々の部品を最小限に抑えることでプロセスが簡素化されます。失敗するリスクも少なくなります。 

複雑な回路とフレキシブルコネクタが見える青い多層PCB

積層型リジッドフレックス PCB の製造プロセス

構築するレイヤーの数に応じて、いくつかの考慮事項があります。

基板材料

全体的なパフォーマンス、耐久性、柔軟性は、フレックス PCB とリジッド PCB の両方の製造に使用される材料によって決まります。一般に、フレックス PCB には、電気的および機械的特性が高いため、UBE Upisel や Dupont Kapton などのポリイミド フィルムが使用されます。 Arlon、Isola、Nelco などの高 Tg 材料は、堅固な回路を形成します。

ボンディングフィルムもPCB設計に合わせてカスタマイズ可能です。 エポキシ、アクリル、ニトリルフェノールがよく機能します。耐久性のあるコーティング トレースの場合は、液体の写真イメージング可能なカバーレイが最適です。

これらを選択したら、次のステップはそれらを準備することです。

基材の準備

リジッドフレックス製造の最初のステップは、ラミネートの洗浄です。表面は銅層を含み、その上に接着剤層があってもなくてもよい。先に進む前に、これを徹底的に洗浄して準備します。 

層の結合

基板材料は層状に配置されます。これらには、プレップ、銅箔、コア、接着剤が含まれる場合があります。この後、本とその他のコンポーネントが整理されてラミネート印刷機に移動します。この時点で、高圧と高温が適用されてそれらが結合されます。 

パターンの生成

まず、外側の銅層にドライフィルムを貼ります。液体フォトレジストも使用できます。リソグラフィーイメージングの助けを借りて、回路パターンが確立されます。最後に、レジストで保護されていない銅を除去します。これにより、回路の導体トレースが作成されます。

エッチング

ご存知かもしれませんが、エッチングは回路から不要な銅を除去するために使用されるプロセスです。層状のリジッドフレックス回路を構築する場合、積層された各側面は、エッチング液スプレーを使用するか、積層体に適切なエッチング浴を与えることによってエッチングされます。 

機械的穴あけ

パッド、回路穴、ビアパターンなど、すべての穴あけ作業は正確な技術を駆使して行われます。次に、電気めっき法を使用して、これらの穴を銅で覆います。これにより、層間の接続が形成されます。ここでは、レーザー ドリリング方法の例を示します。これは、時間をかけずに正確な結果が得られることで知られています。 

銅メッキ

この手順により、必要な量の銅金属が PTA (めっきスルーホール) に放出されます。これは、PCB 内で電気接続を行うのに役立ちます。 

カバーレイの適用

主にポリイミドがカバーレイ材料として使用されます。完了したら、スクリーン印刷法を利用してプリント基板の表面に接着剤を追加します。 

ラミネート加工

適切な量の圧力、熱、真空を使用して、カバーレイを適切に貼り付けます。 

補強材の塗布

さらに積層を行う前に、局所的な補強材を適用します。ただし、この追加は設計で必要な場合にのみ実行してください。 

はんだ付け

はんだ付けが必要な場所には穴が開けられます。その後、露出したままの銅膜を浸漬銀またはENIGで覆います。最後に、マークと印刷ラベルを印刷します。 

フレックスボードの切断

上記の追加を行った後、フレックス ボードを生産パネルから分離します。したがって、最も簡単で最も広く使用されている 2 つの方法は、特殊なブランキング ナイフと油圧ピンチ方法です。 

検証

上記の手順を説明どおりに実行した後、層状リジッドフレックス ボードの有効性をテストします。電気的にテストして、その品質と規格を評価できます。これは、製品が設定された設計仕様を満たしていることを確認するのに役立ちます。テストに使用される一般的な方法には、グリッド テスト システムやフライング プローブなどがあります。 

ラベル付けされたコンポーネントと遷移領域を備えたフレックスリジッド PCB の層を示す

積層リジッドフレックス PCB の種類

以下に、積層リジッドフレックス PCB の例をいくつか示します。

  • 1 フレックスレイヤーを備えた 2 レイヤーリジッド
  • 1 フレックスレイヤーを備えた 3 レイヤーリジッド
  • 2 フレックスレイヤーを備えた 4 レイヤーリジッド
  • 2 フレックスレイヤーを備えた 4 レイヤーリジッドと ZIF 連絡先
  • 3 フレックスレイヤーを備えた 5 レイヤーリジッド
  • 4 フレックスレイヤーを備えた 6 レイヤーリジッド:

覚えておくべきいくつかのこと

  • この回路では、電磁干渉を防ぐために信号を停止する方法でワイヤとグランドプレーンを整理できる必要があります。 
  • 多数のピンがある PCB ボードには、より多くの信号層が必要になる場合があります。ただし、レイヤーが多すぎて不要と思われる場合は、一部を削除できます。信号が混ざったり、問題が発生したりしないようにレイヤーを配置してください。
  • 層状のリジッドフレックス PCB ボードでは、さまざまな層が信号領域と電源/グランド領域を切り替えます。これらはその後、誘電体コアやプリプレグなどの材料によって分離されます。この設定は電磁干渉と信号の混合を軽減するのに役立ちますが、熱に対処することも重要です。
  • 構築するデバイスにアナログ部分とデジタル部分の両方がある場合は、それらを別のレイヤーに保持します。ノイズをチェックするのに役立つため、グランドプレーンは 1 点だけで接続してください。アナログ部分とデジタル部分の両方が別々のセクションを持つようにグランド プレーンを設計することもできます。
  • デジタル部分とアナログ部分を分離する場合は、2 つの部分の間にグランドプレーンを配置すると、それがバリアとして機能します。アナログ グランド プレーンをアナログ信号層の隣に配置し、デジタル グランド プレーンをデジタル信号層の隣に配置します。これにより、各信号層がそれ自体のグランド プレーンにのみ影響を与えることが保証されます。
金色のトラックと電子部品用の複数の輪郭線付き切り抜きを備えた緑色の PCB

積層リジッドフレックス PCB のアプリケーション

家電

折り曲げてコンパクトなデザインを作成できるため、積層型リジッドフレックスはタブレット、ラップトップ、スマートフォン、ウェアラブルなどの電子機器に非常に適しています。 

医療機器

医療機器は、曲げたり曲げたりする以外にも体の動きを必要とします。リジッドフレックステクノロジーとレイヤリングを組み合わせることで、これが可能になります。このようなデバイスの例には、ペースメーカー、補聴器、画像機器などがあります。

自動車産業

エンジン制御ツール、ナビゲーション ツール、センサーなど、自動車のいくつかの電子システムは、振動に耐えて最適に動作するのに十分な堅牢性を備えている必要があります。リジッドフレックス回路はその両方を実現し、車の信頼性を高めます。

防衛および航空宇宙

このセクターは厳しい地形です。レーダー、航空電子工学、ミサイル誘導システムなどの機械は、極度の高温や振動などの過酷な環境条件で動作する必要があります。リジッドフレックスのサーキットは、このような困難な状況でも結果を損なうことなく機能するように作られています。 

産業機器

工場などの場所では、狭いエリアに収まりながらも自由に移動して機能する機械が必要です。リジッドフレックス技術を使用することで、制御システム、ロボット、計測器などの機器が作成されます。これにより、相互接続が柔軟になり、独立して屈曲できるようになります。 

別れの思い

リジッド回路の堅牢性とフレックス回路の柔軟性を組み合わせることで、層状リジッドフレックス PCB は他の回路に比べていくつかの利点を備えています。これらは業界全体にイノベーションをもたらす重要な進歩です。

これだけでなく、技術開発により新たな限界が押し上げられ、その範囲が拡大すると予想されています。レイヤード リジッドフレックス PCB の詳細については、お気軽に当社の専門家にお問い合わせください。

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