PCB設計のトレンドは、軽くて小さい方向に開発することです。 高密度のボード設計に加えて、フレックスハードボードの3次元接続アセンブリの重要かつ複雑な領域もあります。 FPCの誕生と開発に伴うリジッドフレックス回路基板は、さまざまな場面で徐々に広く使用されています。
リジッドフレックスボードは、フレキシブル回路基板と従来のリジッド回路基板であり、さまざまなプロセスで関連するプロセス要件に従って組み合わされ、FPC特性とPCB特性の両方を備えた回路基板を形成します。 特定の柔軟な領域と特定の硬い領域の両方の特別な要件を持つ一部の製品で使用でき、内部スペースの節約に役立ち、完成品の体積を減らし、製品のパフォーマンスを向上させます。
フレキシブル基板材料
クイックリンク
- フレキシブル基板材料
- リジッドフレックスボードの設計ルール
- 1.ロケーションを介して
- 2.パッドとビアの設計
- 3.トレース設計
- 4.銅めっき設計
- 5.ボアホールと銅の間の距離
- 6.リジッドフレキシブルゾーンの設計
- 7.リジッドフレックスボードの曲げ領域の曲げ半径
「労働者が何か良いことをしたいときは、最初に道具を研ぐ必要があります。」したがって、リジッドフレックスボードの設計と製造プロセスに完全に備えることが非常に重要です。 ただし、これにはある程度の専門知識と必要な材料の特性の理解が必要です。 リジッドフレックスプレート用に選択された材料は、その後の生産プロセスとその性能に直接影響します。
剛体材料は誰もが使い慣れており、FR4タイプの材料がよく使用されます。 ただし、リジッドフレックスマテリアルも多くの要件を考慮する必要があります。 貼り付けに適しており、良好な耐熱性を提供して、加熱後の剛直接合部の膨張の程度が変形せずに均一であることを保証します。 一般的なメーカーは、樹脂シリーズの硬質材料を使用しています。
柔軟な（フレックス）素材の場合は、サイズの小さい基板とカバーフィルムを選択します。 一般に、より硬いPIで作られた材料が使用され、非粘着性基材を使用して製造された材料も直接使用されます。 フレックス材料は次のとおりです。
基材：FCCL（フレキシブル銅張積層板）
ポリイミドPI ポリイミド：カプトン（12.5 um / 20 um / 25 um / 50 um / 75 um） 優れた柔軟性、高温耐性（長期使用温度は260°C、短期耐性は400°C）、高い吸湿性、優れた電気的および機械的特性、優れた耐引裂性。 良好な耐候性と化学的性質、良好な難燃性。 ポリイミド（PI）は最も広く使用されています。 それらの80％は米国デュポン社によって製造されています。
ポリエステルPET
ポリエステル（25um / 50um / 75um）。 安価で柔軟性があり、引き裂きに強い 引張強度、良好な耐水性、吸湿性などの良好な機械的および電気的特性。 しかし、加熱後、収縮率は大きく、高温耐性は良くありません。 高温はんだ付けには適していない、融点250°C、あまり使用されません。
カバーレイ
カバーフィルムの主な機能は、水分、汚染、はんだ付けから回路を保護することです。 1/2ミルから5ミル（12.7から127 um）のカバーフィルム厚。
導電層は、圧延アニール銅、電着銅、および銀インクです。 中でも、電解銅結晶構造は粗いため、微細なラインの歩留まりにはつながりません。 銅の結晶構造は滑らかですが、ベースフィルムへの密着性は劣ります。 ポイントソリューションと銅箔は外観と区別できます。 電解銅箔は赤銅、圧延銅箔は灰白色です。
追加の材料と補強材
補助材料と補強材は、コンポーネントを溶接したり、取り付け用の補強材を追加したりするために、部分的に互いに押し付けられた硬い材料です。 強化フィルムは、FR4、樹脂プレート、粘着剤、鋼板、アルミニウムシートで補強できます。
非流動/低流動接着剤プリプレグ（低流動PP）。 リジッドフレックスボード用のリジッドおよびフレックス接続、通常は非常に薄いPP。 通常、106（2 mil）、1080（3.0 mil / 3.5 mil）、2116（5.6 mil）の仕様があります。
リジッドフレキシブルプレート構造
リジッドフレックスボードは、フレキシブルボードに接着された1つ以上のリジッド層であり、リジッド層上の回路とフレキシブル層上の回路は、メタライゼーションによって互いに接続されます。 各リジッドフレックスパネルには、1つ以上のリジッドゾーンと1つのフレキシブルゾーンがあります。 単純な剛体プレートと柔軟なプレートの組み合わせを以下に示します。複数の層があります。
さらに、フレキシブル基板といくつかのリジッド基板の組み合わせ、複数のフレキシブル基板と複数のリジッド基板の組み合わせ、穴、メッキ穴、積層プロセスを使用して電気的相互接続を実現します。 設計要件に応じて、設計コンセプトはデバイスの設置とデバッグ、溶接作業により適しています。 リジッドフレックスボードの利点と柔軟性をより有効に活用してください。 この状況はより複雑で、ワイヤレイヤーは2レイヤー以上です。 次のように：
ラミネーションは、銅箔、Pピース、メモリフレキシブル回路、および外部リジッド回路を多層基板にラミネートすることです。 リジッドフレックスボードの積層は、フレックスボードのみの積層またはリジッドボードの積層とは異なります。 ラミネーションプロセス中のフレキシブルボードの変形とリジッドボードの表面の平坦度を考慮する必要があります。
したがって、材料の選択に加えて、設計プロセスで剛性プレートの厚さを考慮し、剛性と屈曲部の収縮率が反りなしで一貫していることを確認する必要もあります。 この実験は、0.8〜1.0mmの厚さがより適切であることを証明しています。 同時に、剛性プレートと可撓性プレートは、剛性ジョイント部分に影響を与えないように、ジョイント部分から特定の距離に配置されることに留意されたい。
リジッドフレキシブルコンビネーションボードの生産プロセス
リジッドフレックスの生産には、FPC生産設備とPCB加工設備の両方が必要です。 最初に、電子技術者が要件に応じてフレキシブルボードの線と形状を描画し、リジッドフレックスボードを製造できる工場に引き渡します。 CAMエンジニアが関連文書を処理および計画した後、FPC生産ラインが配置されます。 PCBを生産するには、FPCおよびPCB生産ラインが必要です。 フレックスボードとリジッドボードが出てきた後、電子技術者の計画要件に従って、FPCとPCBがプレス機を介してシームレスにプレスされ、一連の詳細なステップを経て、最終プロセスはリジッドフレックスボードになります。 。
たとえば、Motorola 1 + 2F + 1モバイルディスプレイとサイドキーの4層ボード（2層リジッドボードと2層フレックスボード）を使用します。 製版要件は、BGAピッチが0.5 mmのHDI設計です。 フレックスボードの厚さは25umで、IVH（Interstitial Via Hole）ホール設計があります。 プレート全体の厚さ：0.295 +/- 0.052 mm。 内層のLW / SPは3/3ミルです。
リジッドフレックスボードの設計ルール
リジッドフレックスボードは、従来のPCBデザインよりもデザインがはるかに複雑であり、注意を払うべき多くの場所があります。 特に、リジッド遷移領域、関連するルーティング、ビアなどは、対応する設計ルールの要件に従います。
1.ロケーションを介して
動的な使用の場合、特にフレキシブル基板が頻繁に曲げられる場合、フレキシブル基板の貫通穴は可能な限り回避され、貫通穴は簡単に壊れます。 ただし、フレックスボードの補強領域にはまだ穴を開けることができますが、補強領域の端の近くを避けることもできます。 したがって、フレックスおよびハードボードの設計で穴を開けるときは、ボンディングエリアの特定の距離を避ける必要があります。 以下に示すように。
ビアとリジッドフレックスの距離要件について、設計で従うべきルールは次のとおりです。
- 少なくとも50ミルの距離を維持する必要があり、信頼性の高いアプリケーションには少なくとも70ミルが必要です。
- ほとんどのプロセッサは、30 mil未満の極端な距離を受け入れません。
- フレキシブルボード上のビアについても同じルールに従います。
- これは、リジッドフレックスボードで最も重要なデザインルールです。
2.パッドとビアの設計
電気的要件が満たされると、パッドとビアが最大値を獲得し、パッドと導体の接合部で滑らかな移行線が使用されて、直角を回避します。 サポートを強化するには、つま先に別のパッドを追加する必要があります。
リジッドフレックスボード設計では、ビアまたはパッドが簡単に損傷します。 このリスクを減らすために従うべき規則：
- パッドまたはビアのはんだパッドは、銅製のリングにさらされているほど大きくなります。
- スルーホールトレースは、可能な限り涙滴を追加して、機械的サポートを増やします。
- つま先を追加して強化します。
3.トレース設計
フレックスゾーン（フレックス）の異なる層にトレースがある場合は、1本のワイヤが上部に、もう1本が下部の同じ経路にないようにしてください。 このように、フレキシブル基板が曲げられると、銅線の上層と下層の力が一定せず、ラインに機械的損傷を引き起こす可能性があります。 代わりに、パスをずらしてパスを横断する必要があります。 以下に示すように。
フレックスゾーン（フレックス）のルーティング設計では、アングルラインではなく、アークラインが最適である必要があります。 リジッド領域の推奨事項に反して。 これにより、曲げたときに簡単に壊れないように、フレキシブル基板の部分を保護できます。 また、線は突然の膨張または収縮を避け、太い線と細い線は涙滴状の弧で接続する必要があります。
4.銅めっき設計
補強されたフレキシブル基板の柔軟な曲げのために、銅または平らな層は、メッシュ構造であることが好ましい。 ただし、インピーダンス制御またはその他のアプリケーションでは、メッシュ構造は電気的品質の点で満足のいくものではありません。 したがって、特定の設計では、設計者は設計要件に合った判断を下す必要があります。 メッシュ銅またはソリッドを使用していますか？ ただし、廃棄物領域については、可能な限り多くの固体銅を設計することも可能です。 以下に示すように。
5.ボアホールと銅の間の距離
この距離は、穴と銅表皮の間の距離を指します。 これは「ホール銅距離」と呼ばれます。フレックスボードの材質はリジッドボードの材質とは異なるため、ホールと銅の間の距離は扱いにくいです。 一般に、標準の穴の銅の距離は10ミルでなければなりません。
リジッドフレキシブルゾーンの場合、2つの最も重要な距離を無視してはなりません。 1つは、ここで述べた銅へのドリルであり、10ミルの最小基準に従います。 もう1つは、フレックスボードの端にある穴（Hole to Flex）で、通常は50milを推奨します。
6.リジッドフレキシブルゾーンの設計
リジッドフレキシブルゾーンでは、フレキシブルボードはスタックの中央でハードボードに接続されるように設計されていることが好ましい。 フレックスボードのビアは、リジッドフレキシブルボンド領域の埋め込み穴と見なされます。 リジッドフレキシブルゾーンで注意が必要な領域は次のとおりです。
- 線は滑らかに遷移する必要があり、線の方向は曲げの方向に垂直でなければなりません。
- レイアウトは、曲げゾーン全体に均等に分散する必要があります。
- ワイヤの幅は、曲げゾーン全体で最大化する必要があります。
- 剛体遷移遷移ゾーンは、PTH設計を採用しないようにする必要があります。
7.リジッドフレックスボードの曲げ領域の曲げ半径
リジッドフレックスパネルの柔軟な曲げ領域は、破損、短絡、性能の低下、または許容できない層間剥離なしに100, 000のたわみに耐えることができなければなりません。 曲げ抵抗は特別な機器で測定され、同等の機器でも測定できます。 テストされたサンプルは、関連する技術仕様の要件を満たしている必要があります。
設計では、下図に示すように曲げ半径を参照する必要があります。 曲げ半径の設計は、フレキシブル曲げゾーンのフレックスボードの厚さとフレックスボードの層数に関連する必要があります。 単純な参照標準はR = WxTです。 Tは、フレックスボードの総厚です。 単一パネルＷは６、二重パネル１２、および多層板２４である。したがって、単一パネルの最小曲げ半径は６倍であり、二重パネルは１２倍の厚さであり、多層板は２４倍の厚さである。 すべてが1.6mm未満であってはなりません。
要約すると、フレキシブルおよびハードボードの設計がフレキシブル回路基板の設計に関連することは特に重要です。 フレキシブル基板の設計では、基板、ボンディング層、銅箔、カバー層、補強板のさまざまな材料、厚さ、さまざまな組み合わせ、フレキシブル基板の表面処理、および剥離強度や耐屈曲性などの特性を考慮する必要があります。 フレックスの特性、化学的特性、動作温度など。設計されたフレックスプレートのアセンブリと特定の用途に特に配慮する必要があります。 この点に関する特定の設計ルールは、IPC標準IPC-D-249およびIPC-2233を参照できます。
また、フレックスボードの加工精度については、海外での加工精度は：回路幅：50μm、開口：0.1mm、層数は10層以上です。 国内：回路幅：75μm、口径：0.2mm、4層。 これらは、特定の設計で理解および参照する必要があります。
リジッドフレックスボードの通常の用途の1つは、iPhone PCBの設計です。 Appleは、リジッドフレックスボードを使用して、デバイスのモバイルディスプレイをメインボードに接続します。 医療機器、軍事、または光電子工学などの業界向けのリジッドフレックスボードアプリケーションについて詳しく知りたい場合は、RayMingにアクセスしてください。
