フレキシブル回路設計をすること、しないこと(第1章)

発売日:2019-03-07

フレキシブルプリント回路は、電気装置と同じくらい機械的な装置です。回路が適切かつ確実に機能するように導体を配置する必要があります。リジッドプリント回路基板(PCB)とは異なり、フレキシブル回路は曲げたり、曲げたり、その他の方法で最終的なアセンブリに合うように変形します。これらの曲げおよび撓み操作は不適切にルーティングされた内部導体をひどくひずませる可能性がある。


業界標準のIPC-T-50 エレクトロニクス産業をつなぐIPC協会 典型的なフレキシブル回路は、4つの異なるタイプの一次層、すなわちベース層、金属箔または導体層を積み重ねることによって形成される。他の層を互いに接着する接着剤層、および外側の絶縁(カバー)層。多層基板は、回路設計を完成するために必要に応じてこれら4つの基本層を積み重ねる。


ベース層およびカバー層は、典型的には可撓性ポリマーである。

フレキシブル回路の基礎を形成し、回路の物理的および電気的特性の大部分を提供するフィルム。多くの材料をベースフィルムとして使用することができるが、今日のほとんどのフレキシブル回路は、それらの優れた電気的、機械的、化学的、および熱的特性のためにポリイミドフィルムを使用する。


通常の基材の厚さは、通常12〜125μm(0.5〜5μm)です。   ミル)、しかしより薄くそしてより厚い基盤は可能である。基材が薄くなるにつれて、回路がより柔軟になることは明らかなはずです。


金属箔層は回路に電気的接続性を提供する。異なる金属を使用してもよいが、フレキシブル回路に見られる最も一般的な金属は銅である。その高い展性は、良好な導電性と共に、それを柔軟な用途のための理想的な材料にする。


圧延および焼鈍(RA)箔が最も一般的な選択であるが、より薄い箔は電着(ED)銅を使用することができる。


結合 - 接着フィルムは、その名が示すように、金属箔層を基材に固定し、基層を互いに結合し、さらにカバーを回路に接着する。ベースフィルムと同様に、接着剤フィルムは異なる厚さで入手可能であり、それは通常用途によって決定される。例えば、異なる厚さの銅箔によって要求される充填要求を満たすために、カバー層の作成において異なる接着剤厚さが使用される。今日使用されている最も一般的な接着フィルムは、変性アクリルまたはエポキシベースから作られています。


回路が曲がったり撓んだりすると、曲がった部分の外側に向かって伸びる素材を引っ張ってその素材を引っ張ります。ただし、曲げの内側の材料は、曲げの内側の円周が縮小するにつれて圧縮力を受けます。


材料スタックの真ん中のある時点で、張力または圧縮がほとんどまたはまったく見えない領域があります。この領域は中立曲げ軸と呼ばれます。フレックスサーキットでは、曲がったり撓んだりする間に張力も圧縮も受けない、厚さのない想像上の平面領域として大まかに定義されます。フレキシブル回路内の異なる層が中立曲げ軸からさらに遠ざかるにつれて、張力と圧縮力がさらに激しくなり損傷を与える。


中立曲げ軸は、材料スタックの正確な中央にない場合があります。材料の組成、厚さ、および材料で覆われる面積の量(たとえば、ある層の銅のグランドプレーンと別の層の通常の銅トレース)によって、中立曲げ軸がスタックの中央からずれることがあります。


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設計者は多くの回路設計用の描画パッケージを作成する必要があります。重要な機能を完全に指定することは重要ですが、図面の重要でない機能を過剰に指定しないでください。オーバースペックはコストを増加させますが、堅牢性を高めるためにはほとんど効果がありません。


優れた図面には、回路の平面図と寸法のみが示されています。覚えておいてください:電子データ(Gerber、DXF、OBD ++)はあらゆる回路特徴を定義するでしょう。製造業者が設定を始める前に、設計者は常に設定を始める前に図面上のすべての寸法を電子データと比較する必要があります。 FCB製造業者と顧客は矛盾を解決しなければなりません、それは回路製作を始める前に日常的に起こります。さもなければ、製造が始まった後に見られる食い違いはリードタイムに数週間を容易に加えることができそしてしばしば追加料金を被る。


図面に接着剤の厚さを指定しないでください。この図では、回路の全体の厚さとインピーダンスに影響を与える重要な誘電体の全体の厚さのみを指定します。


図面上のすべてのテスト仕様には関連するコストがあり、それが最終的な回路コストに追加されます。導通や絶縁抵抗など、回路の重要な電気的特性を検証する多くのテストが標準的です。ただし、オプションのテストを選択するときは、各テストがそのコストに見合うだけのものであることを確認してください。


フレキシブル回路が曲げられても確実に機能するかどうかは、曲げ半径、誘電体の種類と厚さ、箔の重さ、銅メッキ、層数、回路の厚さ、用途が静的か)または動的(蝶番を付けられた接合箇所または他の可動部品に続きます)。


ボードが曲がっているときは、曲げ半径が小さいと故障の可能性が高まります。曲げ半径の信頼性を示すために使用される1つの方法は、曲げ半径と板厚の比であり、曲げ比と呼ばれる。信頼性の高い操作を実現するためのベストプラクティスは、片面および両面フレックスの場合は板厚の10倍、多層の場合は板厚の20倍の曲げ半径です。これらの比率よりも小さい半径は信頼性を低下させ、設計を疑問視する可能性があります。


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