リジッドフレキシブル基板設計

フレキシブルおよびリジッドフレキシブルプリント基板技術は、軽量化と省スペース化を実現します。今日の小型軽量のコンシューマーエレクトロニクス製品は、リジッドフレキシブル技術を用いて作られることが多いですが、リジッドフレキシブル基板設計を成功させるには多くの課題があります。フレキシブル電子機器やウェアラブル設計のための基板とリジッドフレキシブル設計については、ライブラリのリソースをご覧ください。

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Altium Rigid-flex Guidebook: Your Complete Design Guide Altium Designerでのフレキシブル基板とリジッドフレキシブル基板のアセンブリ 1 min Guide Books 多くの電子機器には複数のPCBが使用されています。リジッドフレキシブル基板は、複数のリジッド基板を1つのユニットにまとめるために使用されます。これによってPCBの適応性を向上させ、特殊なパッケージングに応じて基板をカスタマイズできます。他の一般的な機器の多くは小型化が進んでおり、使用されるPCBもそれに合わせて小さくなっています。今後の設計のために優れたPCB設計ソフトウェアをお探しなら、こうしたあらゆる設計要素が1つのパッケージに統合されたプラットフォームを選ぶことが懸命です。 Altium Designer PCB設計を完全にカスタマイズできるソフトウェアパッケージ 多くの電子機器には複数のPCBが使用されています。リジッドフレキシブル基板は、複数のリジッド基板を1つのユニットにまとめるために使用されます。これによってPCBの適応性を向上させ、特殊なパッケージングに応じて基板をカスタマイズできます。他の一般的な機器の多くは小型化が進んでおり、使用されるPCBもそれに合わせて小さくなっています。今後の設計のために優れたPCB設計ソフトウェアをお探しなら、こうしたあらゆる設計要素が1つのパッケージに統合されたプラットフォームを選ぶことが懸命です。 私たちの周りにPCBがあふれる中、必要な機能性を機器に確保するための創造的な手法がなければ、設計の品質を向上させることはできません。これを実現するには、数え切れないほどの手法やデザインルールを熟知しておく必要があります。ウェアラブル、モノのインターネット、モバイル、特殊な形状の機器がますます普及する中、フレキシブル設計やリジッドフレキシブル設計の手法を理解しておくことは非常に有益です。 フレキシブル設計とリジッドフレキシブル設計の課題 フレキシブル基板とリジッドフレキシブル基板の設計には、それぞれに異なる課題が伴います。リジッドフレキシブル基板では、複数の基板間の配線が広範囲に配置されたコンポーネントに広がるため、電源分配に影響が及ぶ可能性があります。ここでは、機器の用途やフォームファクターに応じて、フレキシブルの要素に可動部を含めるかどうか、屈曲部がどの程度必要かを検討しなければなりませんが、この選択に応じて設計手法が変わります。 リジッド、フレキシブル、リジッドフレキシブルからの選択 標準的なリジッド基板の設計は2D表示にしか対応しないものの、リジッドフレキシブル設計は3Dで表示できます。そのため、特殊なフォームファクターや興味深い新たな用途を念頭に置いた設計が可能です。医療用電子機器やIoT機器、ウェアラブルの設計では、フレキシブル基板とリジッドフレキシブル基板のどちらを選ぶべきかについて理解しておく必要があります。 正しい選択をするためには、フレキシブル基板設計とリジッドフレキシブル基板設計のトレードオフについて検討しなければなりません。最新の高度なIoT機器やウェアラブルを手掛ける場合は、それぞれの基板を使用するタイミングを把握しておきましょう。 フレキシブル基板とリジッドフレキシブル基板のトレードオフの詳細については、こちらをご覧ください。 リジッドフレキシブル基板とフレキシブル基板が登場してからしばらくの時間がたちますが、特にウェアラブル機器の分野などで今後の主流になるのはフレキシブル基板だと考えられています。 フレキシブル基板の普及の詳細については、こちらをご覧ください。 リジッドフレキシブル基板設計では、可動部への配置や永続的な折り曲げが必要かどうか、組み立て時の耐屈曲性のみで十分かどうかを判断する必要があります。 フレキシブルリボンの構造的な整合性の詳細については、こちらをご覧ください。 Altium Designerの回路図とレイアウト フレキシブル基板とリジッドフレキシブル基板のレイヤースタックアップ PCBはますます小さくて薄くなっており、もはや同じものは2つとありません。フレキシブル基板の材料にはフレキシブルポリイミドを使用し、内部のフレキシブル層のみでトレースを配線します。リジッドフレキシブル基板ではフレキシブルリボンを使って、リジッド基板の内層を接続しなければなりません。PCBの場合と同様に、フレキシブル基板とリジッドフレキシブル基板の設計では、基板の材料、レイヤースタックアップ、ドリルペア、デザインルールを定義できるツールが必要になります。 記事を読む
ビアの作成のための優れたツールセット ビアの作成のための優れたツールセット 1 min Guide Books クラス最高のパッドとビアのライブラリやドリルペアマネージャーでは、あらゆる種類のビアを定義して保存できます。 Altium Designer 専門家を対象とする、効果的で使いやすい最新のPCB設計ツール。 PCBのレイヤーの接続に使用されるビアでは、途切れのない信号経路の確保が要求されます。最も一般的なビアはPCBのすべてのレイヤーを貫通する円筒状の穴ですが、これはスルーホールと呼ばれます。スルーホールのそれぞれの端にはパッドが含まれます。密度の高い基板でのスペースの節約とシグナルインテグリティーの確保という特殊な用途向けのビアもあります。 PCBでは通常、少なくとも1つの内層と片方または両方の外層を接続するためにビアが使用されます。ブラインドビアは1つの外層と1つ以上の内層を接続し、その終端は内層になります。ベリードビアは内層の信号を接続しますが、外層には到達しません。それぞれの内層のビアの交点で接続が確立され、連続した信号経路が確保されます。コストに応じてこの種類のビアを選択します。 PCBのビアの種類 最も一般的なビアはスルーホールビアで、すべてのPCBのうちの99%で使用されています。また、重要な信号に対処するために使用されるビアもあります。ここでは、シグナルインテグリティーを確保するために追加機能が必要になります。この用途で最も利用されているのはブラインドビアです。このビアは基板全体ではなく数レイヤーのみを貫通するので、誘導性が制限されます。そのため、内層の接続で外層からの遮蔽が必要な場合に使用されます。サーマルビアは、サーマルリリーフのパッドでパターンを使って、大量の電力を消費する機器から熱を逃がします。 ブラインドビアの開始レイヤーと終了レイヤーの指定 Altium Designerのパッドとビアのテンプレートを使ったカスタムのビアの作成 それぞれの種類のビアは、パッド/ビアテンプレートエディターで作成、定義して、設計のローカルパッド&ビアライブラリに保存できます。このインテリジェントなエディターでは、IPC寸法が認識され、カスタムで作成したビアに名称が割り当てられます。この名称には、それぞれのビアのIPCの定義が含まれます。これが、PCBベンダー機能に関連付けられ、カスタムパッドやビアをユーザーが入手できるようになります。Altium Designerには、ユーザーの要求を予測するエディターが備わっています。これにより、製造に関する適切な制約を維持しながら、カスタマイズされたビアを設計に使用することができます。 各ビアの特長に基づいてカスタムのビアを作成し、保存しておきましょう。 サーマルビアを使用すれば、デザイン全体で熱を逃がすことができます。 PCBにサーマルビアを追加する方法については、こちらのwebセミナーをご覧ください。 ブラインドビアとベリードビアを使用すると、PCBでスペースを節約してコストを削減できます。 ブラインドビアとベリードビアの詳細については、こちらをご覧ください。 マイクロビアでは、多層PCBで小さなトレースを配線したり、スペースを節約したりできます。 Altium 記事を読む

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積層プロセスを考慮したフレックス回路カバーレイ設計 フレックス回路のカバーレイ:ラミネーション工程を考慮した設計 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 フレキシブルカバーレイは、多くの場合ポリイミド層と接着剤層で構成されますが、リジッドプリント回路基板のソルダーマスクと同じ「ルール」では動作しません。これは、フレキシブル回路設計を行う際に必ず意識しておくべき重要な違いです。 フレキシブル回路設計に不慣れな方によくあるのが、次のようなケースです。レイアウトは見栄えがよく、パッドは開口部の中心に配置され、クリアランスも設計ルール仕様を満たしています。ところが、初回試作品が返ってきます。 拡大して見ると、いくつかのパッドの端にわずかな接着剤のにじみが見られました。特に大きな問題には見えないものの、曲げ部付近の狭ピッチ部品でぬれ性にばらつきがあることを実装担当者は見逃しませんでした。設計もスタックアップも変わっていません。違いは何でしょうか。接着剤付きカバーレイの挙動が、ソルダーマスクとは異なるという点です。 CAD上では、カバーレイはソルダーマスクのように見えることがあります。定義された開口部を持つ保護層として機能する点も同じです。しかし製造現場では、カバーレイは接着剤付きのラミネートされたポリイミドフィルムであり、配置され、位置合わせされ、加圧され、加熱され、硬化されます。その工程の中で材料は動き、加熱されると接着剤は流動します。この機械的な挙動は、フレックス回路設計で理解し、織り込んでおくべき非常に重要なポイントです。 主なポイント カバーレイは、ソルダーマスクとは本質的に異なる挙動を示します。CADではカバーレイはソルダーマスクに似て見えますが、実際には接着剤を伴うラミネートポリイミドフィルムであり、熱と圧力が加わる工程でずれたり流れたりします。設計者は、この機械的挙動を早い段階で考慮する必要があります。 接着剤の流動と位置合わせ精度は、パッドの信頼性に直接影響します。ラミネーション中、接着剤は流れて再分布し、特に狭ピッチ領域ではパッド露出が減少することがあります。適切な開口サイズ、丸みのある開口形状、そして現実的な公差設定が重要です。 形状の選択は、長期的なフレックス耐久性に影響します。鋭い角、スリット、不適切な位置の継ぎ目は、クラックや疲労につながる応力集中点を生むことがあります。開口部は滑らかな形状で設計し、重要な要素は曲げ領域に配置しないようにします。 フレックスおよびリジッドフレックスでは、システム全体で考える必要があります。材料の移動、熱サイクル、接着剤の挙動は、ラミネーション工程をまたいで複合的に作用します。設計者は基板を、リジッド部とフレックス部に分かれたものではなく、1つの統合された機械システムとして扱う必要があります。 画面上では似ていても、製造プロセスは大きく異なる リジッド基板では、ソルダーマスクは通常フォトイメージャブルであり、所定位置に塗布、露光、現像、硬化されます。硬化後の横方向の移動は最小限で、フォトイメージング工程によって高い公差精度が維持されます。 ソルダーマスクは基本的に配置した場所にとどまりますが、カバーレイは機械的な力に反応します。位置合わせは治具ピンに依存し、材料の安定性や接着剤の挙動は銅箔分布や局所的な形状に左右されます。これらすべてが重なった結果、パッド露出はCAD画像とわずかに異なる仕上がりになることが多く、この材料のずれや接着剤のはみ出しは設計段階で対処できます。 接着剤の流動:見落とされがちな要素 ラミネーション中、接着剤は最も抵抗の少ない経路へ流れます。開口が狭い領域や銅箔量の多い領域では、その流動パターンが変化します。開口部がパッド外形に対してきつすぎると、接着剤がわずかに入り込み、有効なパッド露出を減らしてしまうことがあります。 カバーレイ開口部の鋭い内角も別のリスクです。接着剤は流動時に角へややたまりやすくなります。時間の経過とともに、そうした角は屈曲時の応力集中点にもなり得ます。 製造の観点では、いくつかの設計上の調整が一貫して良い結果につながります。 カバーレイ開口は、現実的なクリアランスを持たせて銅パッド外形より大きくする。 鋭い内角ではなく、丸みを帯びた、またはティアドロップ形状の開口を優先する。 狭ピッチ領域では、製造公差を確認せずに銅とカバーレイの1対1の位置合わせが可能だと想定しない。 ラミネートされた接着剤が熱によってどう振る舞うかを理解することが重要です。 記事を読む