リジッドのオプションの拡大

ケン・ガーディア | 2023 年 3 月 10 日

フレックスおよびリジッドフレックスプリント基板 (PCB) を使用した 3 次元回路設計のおかげで、実装密度が高く、型にはまらないフォームファクターでエレクトロニクスを構築することが可能です。医療機器、自動車、航空宇宙システムにおける高度なアプリケーションは、フレキシブルプリント回路 (FPC) が提供する柔軟性と安定性に大きく依存しています。これらの利点により、ウェアラブル業界や小型エレクトロニクス分野でも人気が高まっています。基板材料と製造技術の急速な進歩により、フレックスおよびリジッドフレックス PCB 設計における無数の構成が可能になりました。

製品に必要な曲げ性に基づいて、設計にフレックス PCB またはリジッドフレックス PCB を選択できます。複数の機能に対応するには複雑さが伴うため、PCB スタックアップではより高い信号層が必要になります。フレックスリボンはボード間で信号を転送し、リジッドセクションと同様のスタックを備えています。最新のデザインおよびレイアウトツールを使用すると、製品に必要なスタックアップを簡単に構築できます。それは、均一な層の対称構造から始まり、高度なエアギャップフレックス層構造まで続きます。現在の電子設計で使用されている構成のいくつかについて説明します。

シンプルなリジッドフレックス PCB は、2 つのリジッド層と 1 つのフレックス層から始まります。この構成では限られた機能しか提供できないため、今日のガジェットではほとんど使用されません。より一般的な構造には、2 つのフレックス層を備えた 4 つの剛性層が含まれます。表 1 は、インピーダンス制御されたトレースをサポートできる偶数層の対称スタックアップを示しています。

FR4 は、PCB に一般的に使用される硬質絶縁材料です。 IPC 2221 には、製品分類に基づいて推奨される材料のリストが記載されています。リボンは柔軟性のあるポリイミド製です。接続する基板に比べて薄いです。ただし、それらの積層はリジッド PCB の内部層と同様になります。フレックスエリアのカバーレイは、リジッドセクションのソルダーマスクと同じ機能を果たします。液体フォトイメージャブル (LPI) はんだマスクは、リジッドフレックス PCB 製造で広く使用されています。

4 つの剛体層と 2 つのフレックス層

硬い

フレックス

硬い

戦士の表情

銅層 1

FR4基板

プリプレグ

カバーレイ

プリプレグ

カバーレイ接着剤

銅層 2

銅層 1

銅層 2

ポリイミドコア - 接着剤不要

銅層 3

銅層 2

銅層 3

プリプレグ

カバーレイ接着剤

プリプレグ

カバーレイ

FR4基板

銅層 4

戦士の表情

表1

上記の表 1 では、リジッドセクションに 4 つの信号層があり、フレキシブルセクションに 2 つの信号層があります。一般に使用されるリジッドフレックス PCB 設計では、最大 20 のリジッド層と約 6 つのフレックス層を使用できます。

対称的なデザインを構築するために、フレックス層がスタックアップの中心に正確に配置されていることがわかります。これは、PCB の機械的安定性を達成するために好ましいです。一部のアプリケーションでは非対称構造が必要ですが、バランスの取れたスタックアップにより、基板のねじれや反りの問題の可能性を最小限に抑えることができます。

ゼロ挿入力 (ZIF) コネクタは、FPC ケーブルなどの繊細なリボンケーブルをラッチするためによく使用されます。 ZIF コネクタ用の別個のフレキシブル回路を避けるために、ZIF テール構造を使用して設計を直接拡張できます。これにより、リジッド PCB 領域のスペースが大幅に節約され、信号の接続性が向上します。

4 つの剛体層と 2 つのフレックス層を備えた偶数層の対称スタックアップの同じ例を考慮すると、以下の表 2 に示すように、スタックアップの右側のセクションを変更して ZIF テール構造を統合できます。

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