一般的なフレックス設計の間違いとその修正方法

柔軟な回路材料の主な利点の一つは、曲げ、たわみ、折りたたみが可能であることですが、数十万回、場合によっては数百万回もの曲げに耐える柔軟な回路設計の例がいくつかありますが、実際には動的に曲げられる設計は、最適な性能に達する前に多くの場合、設計が何度も更新されています。柔軟な回路設計に新しい設計者にとっての朗報は、ほとんどの柔軟な回路アプリケーションがそれほど厳しい性能パラメーターを要求しないことであり、設計の曲げ寿命を改善するためのいくつかの一般的な推奨事項を適用することで、しばしば最小限の改訂で非常に信頼性の高い柔軟な回路設計につながります。今日のブログでは、回路トレースの亀裂や破損につながることがある最も一般的な設計ミスと、それらをどのように修正するかを見ていきましょう。American Standard Circuitsのチームが以下の推奨事項を提供し、ここで使用されているすべての画像を提供しました。

最も一般的な設計ミスは、曲げやたわみのエリアでの追加ストレスから生じます：

• 特に曲げ領域で最も回路にストレスがかかる場所で、トレースのルーティングに鋭角を使用すると、トレースが破損したり亀裂が入ったりすることがあります。

• パッドとトレースのインターフェースにティアドロップを追加しない。

• 回路に追加のストレスがかかる、フレックスが曲がる場所やスティフナーインターフェースの端にビアを配置する。

• SMTやサポートされていないパッドをキャプチャしないことで、組み立て中にパッドが持ち上がる可能性があります。

• 柔軟なプリント回路基板をそのストレスポイントを超えて折り曲げたり、折りたたんだりする。

ほとんどのプリント回路基板設計者は、曲げや折りたたみが可能なプリント回路基板を設計する際の微妙な点を学んでいく過程で、これらの一般的なミスを一度は犯しています。

トレースのルーティング時に鋭角を避け、たわみエリアでの変換を避ける：

トレースとパッドのインターフェースにアンカースパーとパッドフィレットを追加する：

トレースとパッドのインターフェースは、フレキシブル回路設計において最も弱点となりやすい部分であり、はんだ付けや組み立て作業中に破損、亀裂、潜在的な浮きが発生しやすいエリアです。上記の例で見るように、「頑丈な」設計ではアンカースパーとパッドフィレットを利用して、オーバーレイによって捕捉される銅の量を大幅に増加させ、パッドとトレースのインターフェースの表面積を増加させ、パッドの強度を高めています。多くの設計では、コネクタフィールドを通過するために狭い導体幅が必要とされ、この狭い導体幅はフレキシブル回路設計全体で使用されることがよくあります。幅を増やすために時間をかけることで、製造収率と全体的な信頼性が向上します。一つの注意点として、これは最終使用時に動的に曲がる設計でない場合でも重要です。薄くて柔軟な材料は、標準的な製造プロセス中に動きやストレスを受けやすいです。

フレキシブル回路が曲がることを意図した場所や、スティフナーと回路のインターフェースの端にビアを配置しないでください：

組み立て作業中に浮きを防ぐために、SMTおよびサポートされていないパッドを「固定」します：

最大のパッドキャプチャ能力を提供する方法は、ドリル加工されたカバーレイの層でパッド領域を「キャプチャ」することです。ポリイミドと接着剤の層が事前にドリル加工され、柔軟なベース材料に接合されます。この方法を使用する際には、いくつか注意すべき点があります。まず、接着剤が接合されると、意図したパッド領域に「押し出される」ことがあり、これは設計と製造の際に考慮されるべきです。第二に、パッド領域が狭くなるにつれて、この方法はますます困難になります。登録公差と押し出しは、はんだ付け可能な環状リングを効果的に減少させ、仕様を違反する可能性があります。

別のオプションは、フォトイメージャブルカバーレイを使用することです。これは、伝統的なプリント回路基板のはんだマスクを使用するプロセスと非常に似ており、特に曲げるために設計された材料を使用します。この方法は、厳密な公差と「四角い」パッドに適しています。この方法の欠点は、これらの材料が柔軟ではあるものの、ポリイミドカバーレイほど柔軟ではなく、すべてのアプリケーションに適しているとは限らないことです。ドリル加工されたカバーレイの処理に適さない厳しい形状を持つ場合は、追加のオプションについて製造業者に相談してください。

柔軟な材料を折り曲げる、折りたたむ、または曲げる際には、確立されたガイドラインを使用してください：

柔軟な材料は曲げたり、折り曲げたり、折りたたんだりするように設計されていますが、材料が耐えられるストレスには限界があります。これらの限界を超えると、層間剥離や導体の破断が発生する可能性があります。標準的なガイドラインは以下の通りです：

片面構造：回路の厚さの3〜6倍

両面構造：回路の厚さの6〜10倍

多層構造：回路の厚さの10〜15倍

動的アプリケーション：回路の厚さの20〜40倍

例えば、全体の厚さが0.012インチの両面回路の場合、最小曲げ半径は0.072インチになります。

これらは、フレキシブルプリント回路設計のためのベストプラクティスのほんの一部です。さらに詳しく学ぶための素晴らしいリソースは、ASCから最近出版された電子書籍、「フレックスおよびリジッドフレックスの基礎への同伴ガイド」です。この同伴ガイドでは、これらおよびその他のベストプラクティスについてより詳細に説明しています。i007ebooks.com/flexcg