リジッドフレキシブル基板設計の構造整合性と課題

リジッドフレキシブル回路基板の拡大画像

 

 

リジッドフレキシブルの出現とともに、これまでよりも小さいフォームファクターに、より多くの部品を配置できるようになりました。さらに、リジッドフレキシブル設計は、重量や信頼性においてもリジッド設計より有利です。リジッドフレキシブルの利点に限定してブログを書くこともできますが、それは別の機会に回します。リジッドフレキシブルは非常に優れていますが、取り扱いの際に知っておくべき事項がいくつかあります。この記事で重点を置きたいのは、リジッドフレキシブル設計の際の配線に関する課題です。その他の課題についてのご確認を希望される場合は、そのトピックに関するAltiumのホワイトペーパーをご覧ください。

フレキシブル領域の配線

PCB設計でフレキシブル領域の配線を行う場合、留意すべき事項がいくつかあります。言うまでもなく、フレキシブル設計とリジッド設計の主な違いは、フレキシブルな部分が動くということです。

例えば、フレキシブル基板向けのIPC 2223C設計基準による定義では、フレキシブル回路には曲げに関する要件があり、主に3つのカテゴリーに分類されます。それぞれのカテゴリーに独自の要件と制限があります。

- 導入するフレキシブル
- ダイナミックフレキシブル
- 1回のみの折り曲げ

各カテゴリーには最低限のフレキシブルおよびフレキシブルリジッドの曲げの仕様があり、該当箇所の銅箔変形因子、完成したフレキシブルの厚みの倍数、レイヤー数に応じて算出されます。

つまり、電気的な考慮事項だけでなく、物理的な考慮事項も理解しておく必要があります。銅箔の変形は、割れや裂けの問題に関連し、設計の可能/不可能についての制約が増えるので、配慮が必要です。

例えば、ビアを使用できるとしても、導体に圧力がかかるため、曲げ領域にビアを配置することは好まれません。また、同じ理由から、ビアにティアドロップを適用する必要が生じます。

幅を変える場合、急に異なる幅にするのではなく、徐々に変える必要があります。トラックがパッドに接続するところでは、特にフレキシブル回路の終端などで一直線に並んでいる場合(下図参照)、長い間に銅箔が疲労する弱い部分が形成されます。補強材を使用するか折り曲げを1回のみにしない限り、パッドからトレースを徐々に細くすることをお勧めします。

 

好ましくない基板配線と好ましい基板配線

耐久性を高めるため、トレースを徐々に細くする

 

 

フレキシブル回路を扱う場合、曲げ領域への応力緩和を考慮する必要があります。圧力のかかる点の応力を緩和するには、トレースを均等に配置することをお勧めします。また、フレキシブル設計の外側部分周辺に幅の広い導体を追加することで、設計の強度を向上し、断裂を回避できます。

 

 

好ましくないPCBの銅箔トレースと好ましい銅箔トレース

隣接レイヤーの銅箔トレース(上)と交互に配置された隣接レイヤーのトレース(下)

 

 

両面にフレキシブルな配線を行う必要がある場合は、トレースの上部どうしが向き合わないようにし、必ず交互に配置してください。これにより、回路の伸張が緩和され、信頼性の高い製品が可能になります。

リジッドフレキシブル設計のトピックは重要です。多くの考慮事項がありますが、1つのみ覚えておく必要があるとしたら「曲げても折れない」ということでしょう。これは動く回路であり、構造的なインテグリティーを考える必要があります。リジッドフレキシブル設計の作成に関する課題の詳細は、この無料の技術ホワイトペーパーをご覧ください。

 
 
 
 
 
 
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