柔軟なプリント回路ケーブルをいつ使用すべきか？

PCB設計においてよくある質問は「いつフレックス回路を使うべきか？」というものです。この質問は、ワイヤーやケーブルのソリューションを使用している人、剛性PCB材料を使用している人、あるいはPCB設計にまったく新しい人から出てくるかもしれません。以前のブログでは、フレキシブルプリント回路ケーブルを使用する利点について説明しました：

• パッケージングの問題を解決する
• 必要なスペースと重量を削減
• 組み立てコストの削減 
• 動的な屈曲を容易にする
• 熱管理 
• 製品の美観を向上させる 
• 生体適合性
• 信頼性の向上と操作者の誤りの機会の減少 

フレックスまたはリジッドフレックス回路構造に移行する理由は多数ありますが、主な理由はパッケージングの問題を解決すること、または電子パッケージのスペースと重量を削減することです。これらはしばしば関連しています。スペース、重量、およびパッケージング（SWaP）は、フレキシブルPCBケーブル設計において引き続き重要な要因となります。フレックスおよびリジッドフレックス構造は、かさばる重いワイヤーおよびはんだ接続を排除し、しばしば重量とスペースを60％以上節約しながら全体のパッケージサイズを削減することができます。この制約に対する利点として、薄くスリークなフレックス回路を想像するのは難しくありません。

フレキシブル回路ケーブル材料は、曲げたり、折りたたんだり、フレックスさせたりするように設計されています。これにより、設計者は電子コンポーネントやその他の機能要素を電子システム内の最適な位置に配置し、フレックス回路またはリジッドフレックス構造を使用して、離散部品がない3軸接続を提供できます。ここで、PCB設計者の想像力が非常に重要になります。フレックスはほぼ任意の形状で製造でき、角を曲がったり、電子システムの特徴を上回って移動するように設計され、重量とスペースを削減しながら設計されます。

私が最も好きなことの一つは、フレックス回路やリジッドフレックス回路をアプリケーションに使用することを検討しているデザイナーやエンジニアと仕事をすることです。ことわざにもあるように、「一枚の絵は千の言葉に値する」と私は主張しますが、この概念はフレキシブルプリント回路ケーブルにも適用できると思います。デザイナーの想像力が多くの「完璧な」フレックスアプリケーションを駆動するため、フレックスサンプルはしばしば創造的なアイデアを引き出します。「おっ！ これは私たちが取り組んでいる問題を解決するのに役立つかもしれない！」というのはよくある発言です。また、誰かの目がアイデアで輝き、議論から何か面白いものが生まれることを知る瞬間もあります。これらのアイデアを刺激する一般的なものには、ユニークな形状のフレックステール、異なる方向に分岐すること（それが可能だと誰が知っていた？）、三次元の形状に曲がった回路、そしてパッケージングに必要なスペースを大幅に削減する密集したルーティングのリジッドフレックスがあります。

このブログを、フレックス回路やリジッドフレックスを使用してパッケージングの問題を解決し、スペースと重量を削減したさまざまなアプリケーションの例で締めくくるのは興味深いと思いました。これが、今後のアプリケーションでフレックスを使用する方法について創造的な考えを刺激することを願っています。

Layer Stackup Design

Implement any kind of layer stack for both rigid and rigid-flex PCBs.

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私はしばしば、法執行機関の捜索救助隊が、背の高い密なトウモロコシ畑に駆け込んだ小さな女の子を探す話をもって、フレックス回路設計に関するプレゼンテーションを行います。その夜彼らが使用したツールには、畑を植えたトラクターのGPS、畑の上を飛ぶドローン、より広い視野を提供する赤外線イメージングを搭載したヘリコプター、そして全てが800メガヘルツのラジオや携帯電話を通じて通信していました。この例を使用する理由は、展開されたすべてのツールが電子システム内にフレックスまたはリジッドフレックスを含んでいるからです。これらのアプリケーションにおいて、フレックスが重量、スペース、パッケージングにどのように有益であったかを想像するのは容易です。

ウェアラブルは、フレキシブルな回路ケーブル素材のアプリケーションを想像するもう一つの簡単な方法です。これは、衣服に着用されるもの、フィットネス追跡用、またはウェアラブルな医療アプリケーションなどが該当します。再び、フレキシブルなプリント回路ケーブルが、体に着用される製品にとって完璧な適合であることは容易に理解できます。これは、ワイヤーやケーブル、またはリジッドフレックスケーブルボードが提供できない軽量性と動きを吸収する能力を提供します。

携帯用アプリケーションもまた素晴らしい例です。今日のスマートフォンには、私が見た中で最も複雑なリジッドフレックスケーブル構造が含まれていますが、それらは私たち全員がポケットに簡単に持ち運べるものにパッケージされています。これは、軽量で柔軟な材料が重量とパッケージングを助けることなしには不可能でしょう。

フレックスが重要なもう一つのアプリケーション領域は自動車産業です。重量は燃費の敵であるだけでなく、今日の車両にはこれまでにないほど多くの電子機器が含まれており、その傾向は続くと予想されます。センサー、ナビゲーションシステム、ABSやエアバッグセンサーの接続など、車両内のフレキシブルプリント回路ケーブルアプリケーションはいくつかの例に過ぎません。

元の質問「いつフレックス回路を使用すべきか」に答えると、より複雑な電子機器を小さなパッケージに収めるとき、3次元での接続が重要なとき、重量が懸念されるときなど、明白な答えがあります。これらはすべてPCBデザイナーが直面する一般的な課題です。ここでの私の挑戦は、数分間立ち止まり、想像力を働かせ、柔軟な材料が次の設計課題をどのように解決できるかを考えることです。

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