フレックスPCB（フレキシブルプリント基板）は、近年、様々な用途における独自の特性と利点により、大きな人気を博しています。これらの薄型、軽量、フレキシブルな回路基板は、従来の基板に比べて多くの利点を備えています。 リジッドPCBスペース利用率の向上、重量と体積の削減、耐久性の向上、設計柔軟性の向上など、フレックスPCB設計には様々なメリットがあります。このブログでは、フレックスPCB設計を成功させるための重要な考慮事項、回避すべき潜在的な問題、そしてヒントをご紹介します。
フレックスPCBとは何ですか?
フレックスPCBは、その名の通り、柔軟で曲げやすいように設計されたプリント回路基板の一種です。薄い導電パターンと、回路を損傷することなく曲げたり屈曲したりできるポリイミドまたはポリエステルフィルム製の絶縁層で構成されています。導電パターンは通常銅で作られ、設計要件に応じてリジッドまたはフレキシブルにすることができます。
フレックスPCBには、片面フレックスPCB、両面フレックスPCB、多層フレックスPCBなど、様々な種類があります。片面フレックスPCBは片面に導電パターンがあり、両面フレックスPCBは両面に導電パターンがあります。一方、多層フレックスPCBは多層の導電パターンと絶縁層を備えているため、構造は複雑ですが、設計オプションの面でより汎用性があります。
フレキシブルPCB設計の考慮事項
フレックスPCBの設計では、成功を確実にするために、いくつかの重要な要素を慎重に検討する必要があります。フレックスPCBの設計における重要な考慮事項には、以下が含まれます。
曲げ半径: フレックスPCBは、回路を損傷することなく、ある程度の曲げが可能です。最小曲げ半径、つまり導電性トレースを損傷することなくフレックスPCBを曲げることができる最小の半径は、回路のひび割れや剥離を防ぐために、設計プロセス中に慎重に計算し、維持する必要があります。
フレックス対設置比：フレックス対設置比とは、フレックスPCBの長さと設置経路の長さ、またはフレックスPCBが設置される2つの固定点間の距離の比です。この比率は、動作中にフレックスPCBが受ける曲げの量を決定します。回路の損傷を防ぐため、この比率を許容範囲内に維持することが重要です。
適切な材料の選択: フレックスPCBにおいては、最適な性能と揺るぎない信頼性を保証するために、材料の厳選が不可欠です。ポリイミドフィルムとポリエステルフィルムは、その柔軟性、耐久性、優れた電気特性から、フレックスPCBに広く使用されています。材料の厚さは、曲げ半径、フレックスと実装の比率、電気性能といった要素を考慮し、具体的なアプリケーション要件に基づいて慎重に選択する必要があります。
トレースレイアウト: フレックスPCB上の導電パターンのレイアウトは、基板の曲げや屈曲に対応できるよう慎重に計画する必要があります。パターンは、屈曲時に回路にかかるストレスを最小限に抑え、ひび割れや剥離につながる鋭角や鋭角を避けるように配線する必要があります。信頼性の高い性能を実現するために、フレックスPCBメーカーが提供する設計ガイドラインに従い、適切なパターンレイアウトを確保することが重要です。
コンポーネントの配置： フレックスPCB上の部品の配置も慎重に検討する必要があります。部品は、フレックスPCBを曲げたり折り曲げたりする際にかかる応力を最小限に抑えるように配置する必要があります。大型または重い部品は、フレキシブル領域への過度の応力を防ぐため、基板の剛性部分に近づけて配置する必要があります。
コネクタの選択: フレックスPCB設計で使用されるコネクタは、フレックスPCBと他の部品またはデバイス間の信頼性の高い接続を確保する上で重要な役割を果たします。コネクタの選択は、フレックスPCB材料との適合性、曲げや屈曲に対する耐性、そして高応力環境における信頼性に基づいて行う必要があります。
フレックスボード設計で避けるべき問題
フレックスPCBには多くの利点がありますが、設計プロセス中に適切に対処しないと潜在的な問題が発生する可能性があります。フレックスPCB設計において回避すべき一般的な問題には、以下のようなものがあります。
はんだ接合部が曲げ点に近すぎる
フレックス基板の曲げ加工において、はんだ接合部が曲げ加工点に近すぎると、一度の曲げ加工ではんだパッドの割れや剥離が発生する可能性があります。これを防ぐには、はんだ接合部を曲げ加工点から安全な距離に配置することが最善です。スペースの制約によりそれが不可能な場合は、曲げ加工時に治具やクランプを使用してサポートすることで、フレックス基板のはんだ接合部の問題発生リスクを軽減することをお勧めします。
フレキソ印刷におけるインク転写不良
フレキソ印刷における印刷濃度のムラ、オレンジピールのような視覚的なムラ、そしてインキ転移不良は、フレキソ版またはアニロックスの状態によって引き起こされることがあります。これらの問題を軽減するには、適切なセル数と容量を持つ適切なアニロックスを慎重に選択し、アニロックスのインキ転移部品を定期的に丁寧に洗浄することが不可欠です。
フレックスボード設計における印刷密度の不均一性
Flex基板設計で印刷密度にムラがある場合は、設計レイアウトと印刷プロセスを確認することをお勧めします。印刷プロセスの3回目と4回目のパスで、3番目と4番目のピクセルグループに属する印刷ピクセルにドットが現れる場合があります。これは基板設計の断線につながり、接続の問題を引き起こす可能性があります。ステンシルの底面を定期的にクリーニングすることで、トゥームストーン効果を防ぎ、印刷密度を一定に保つことができます。
フレックスPCB設計の7つのヒント
フレックス PCB 設計を成功させるために、設計をさらに改善するのに役立つヒントをいくつか紹介します。
- トレースルーティングの最適化
フレックスPCB上の配線は、曲げや折り曲げによる配線へのストレスを最小限に抑えるよう、慎重に配線してください。緩やかなカーブを使用し、急カーブは避けてください。ビアや部品は、過度の曲げを受ける箇所に配置すると故障しやすくなるため、避けてください。
- 適切な材料を選択する
フレックスPCB設計に適した材料を選択してください。柔軟性、耐熱性、環境条件などの要素を考慮し、アプリケーションの想定される動作条件と屈曲要件に耐えられる材料を選択してください。
- フレックスPCB設計の制約を理解する
フレックスPCBは、その柔軟性と曲げ性能により、独自の設計制約があります。最小曲げ半径、最大曲げ回数、利用可能なフレックススタックアップオプションなど、これらの制約を理解し、それに応じてフレックスPCBを設計してください。
- 柔軟性を計画する
フレックスPCB上で曲げや屈曲が必要な箇所を特定し、それに応じて設計します。これらの箇所には曲線または丸みを帯びた形状を使用し、応力集中や故障の原因となる鋭角や鋭角を避けてください。
- 業界標準に従う
フレックスPCB設計の業界標準とガイドライン（フレックス用IPC-2223など）に従ってください。 リジッドフレックスPCBこれらの規格は、信頼性が高く高品質なフレックス PCB を設計するための重要な推奨事項とベスト プラクティスを提供します。
- 徹底的なテストを実行する
フレックスPCB設計の信頼性と性能を確保するため、徹底的なテストと検証を実施します。フレックステストを実施して実際の状況をシミュレートし、設計の耐久性と機能性を検証します。
- 適切な補強材を使用する
補強材は、フレックスPCBに補強層として追加することで、フレキシブル部分の曲がりやねじれを防ぐのに役立ちます。補強が必要な部分には、ポリイミドやFR-4などの適切な補強材を使用し、フレックスPCBにしっかりと接着されていることを確認してください。
最終的な考え
フレックスPCB設計が初めての方は、考慮すべき要素が多く、複雑な作業になる可能性があります。設計が必要な仕様を満たし、アプリケーションで確実に動作することを保証するには、フレックスPCB設計を専門とする経験豊富なエンジニアまたは設計コンサルタントのサポートを受けることをお勧めします。彼らは貴重な洞察とガイダンスを提供してくれます。
MOKOテクノロジーでは、最高級の PCB設計サービス弊社のチームはこの分野で約 20 年の経験があり、最高のフレックス ボード設計および製造サービスを提供できる専門知識と能力を備えています。 お問合せ 当社のワンストップ PCB サービスについて詳しく知りたい場合や、次のフレックス PCB プロジェクトについて当社の専門家にご相談したい場合は、今すぐお問い合わせください。
