Layer Stackup Design

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リジッドフレキシブル基板設計

アプリケーションでリジッドフレキシブル技術が必ずしも利用されないのはなぜですか?

アプリケーションでリジッドフレキシブル技術が必ずしも利用されないのはなぜですか？アプリケーションで、リジッドフレキシブル技術が必ずしも利用されないのはなぜですか？よい質問ですね！リジッドフレキシブル技術は、リジッド基板とフレキシブル回路のハイブリッドで、両者の利点を最大限に活かした技術です。フレキシブルな部分は、取り付け時(折り曲げて取り付ける)や完成品での使用時(動的に折り曲げる)に折り曲げることができるため、スペース、重量、パッケージングの問題の解決に有効です。リジッドな部分は、高密度コンポーネントの領域を確保し、より多くの層数、複雑な配線、基板の両面への表面実装を可能にします。どのアプリケーションにもこの構造を使用することが私には理にかなっています！より現実的なことを言えば、特定の設計で使用する技術を選択する際、コストはほとんど常に検討すべき要素となります。リジッドフレキシブルは、あらゆる利点を備えていますが、必ずしも最適な総コストの解決策になるとは限りません。この後のブログで、リジッド回路、またはフレキシブル回路のコストではなく、設計の総コストをリジッドフレキシブル設計と比較することの重要性についてお話しします。ここでは、フレキシブル、およびリジッドフレキシブル基板の製造コストが、標準的なリジッド基板よりも高い理由を考えてみましょう。第一に、標準的なFR4ラミネートに比べて、単純に原材料が高価です。PCB市場では、リジッド基板の材料よりもフレキシブル基板の材料の消費量が少なく、原材料のコストに顕著な差が生じています。第二に、フレキシブル基板の材料は、場合によっては取り扱いが難しいことがあります。設計者は、薄くて軽量で折り曲げや折りたたみが可能であるという理由でフレキシブル基板の材料を選択しますが、これらの材料は製造中に特別な注意が必要です。18” x 24”、または12” x 18”で、厚さがほんの2～3 milのラミネートを思い浮かべてみてください。まるで紙片を支えるようなものです。わずかなはためきでも、回路の作成時に銅箔にくぼみやしわが発生する可能性があります。フレキシブル基板の場合、製造業者は、特別な手順で取り扱う必要があります。例えば、ラミネートを平らに保つには、材料の相対する角のみを持ち上げます。施設内で材料を移送する場合は通常、特殊なトレイまたは棚付きカートが必要です。ほとんどのPCB製造用ウェットプロセス装置はローラーベースであるため、フレキシブル基板の材料では、パネルがローラーに巻き込まれないように、テープで固定されたリーダー基板とテープで固定されていないリーダー基板がプロセス全体で必要になることがよくあります。リジッド回路とフレキシブル回路の材料のコストと処理要件を比較すると、フレキシブル基板の方が高価な理由がわかります。より複雑なリジッド構造では、異種材料のラミネートと製造に必要な特殊加工により、コスト差が広がります。リジッドフレキシブルの構造の違いがコストにどのように影響するかを理解することも重要だと思います。通常、最も単純で安価な選択肢は、リジッドな外層を持つリジッドフレキシブル基板と、すべてのリジッド層が同じ厚さを持つフレキシブル相互接続層です。これは最も一般的なリジッドフレキシブル基板の構造ですが、前のブログ記事でも申し上げたように、フレキシブル、およびリジッドフレキシブルが独創的な設計を可能にします。例えば、特定の設計ソリューションでは、フレキシブル領域にメッキスルーホールが必要です。確かにそれは可能ですが、製造工程で追加処理のために余分なコストがかかります。簡単に言うと、フレキシブル層は、スタックアップの残りの部分に組み込む前に、スルーホールを作成するために「ウェットプロセス」の工程が必要です。パッケージングの問題を解決するもう1つの独特な方法は、特定のフレキシブル層、またはテールを別々の部分に分割する方法です。例えば、フレキシブル層1と2をある一方向に、フレキシブル層3と4を別の方向に、フレキシブル層5と6をさらに別の方向に移動します。これは、リジッドフレキシブル技術のとても良い使い方です! ただしこの構造は、前述した単純なバージョンに比べ、製造中にはるかに多くの処理が必要です。このような複雑な設計を行う方法はいくつかありますが、不必要なコストを増やさないよう、設計プロセスの早い段階で製造者と協力することを強くお勧めします。最初の質問に答えるなら、リジッドフレキシブル技術では、リジッド回路とフレキシブル回路の両者の利点を活用できます。ただし、主にコストの問題で、すべてのアプリケーションに使用することはできないと言えます。リジッドフレキシブルの製造は、リジッド基板やフレキシブル回路の製造よりも複雑です。リジッドフレキシブル技術でパッケージングの問題を解決できない場合は、単に回路自体のコストではなく、設計の総コストを考える必要があります。多くの場合、リジッドフレキシブルによってワイヤ、ケーブル、およびその他の部品表項目を除外できるので、コストを節約できます。このトピックについてはこの後のブログで取り上げますので、引き続きご注目ください！今すぐ Altium Designer の無償評価版をリクエストして、世界最高のPCB設計ソリューションをお試しください！ご不明な点などございましたら、

ウェアラブル機器の課題に対応する

Whitepapers ウェアラブル機器の課題に対応するウェアラブル電子機器には「大ヒット商品」となる資格があることに、疑問の余地はありません。ウェアラブル機器の市場は2016年は300億ドルであると予測されており、2026年には1,500億ドルまで成長するでしょう。リジッドフレキシブル基板の技術が無いと、これらの機器のほとんどは、まったく設計できません。つまり、エンジニアやPCB設計者は、ウェアラブルと「折り畳み型」の世界で設計、テスト、製造の専門家になる必要があります。最も身近な製品は、おそらくスマートフォンとリンクしているスマートウォッチや、同じく手首に着用するフィットネストラッカーでしょう。しかし、これらの民生品の他に、ウェアラブル機器は、医療機器や軍事用途に大いに進出しています。今では、リジッドPCBを組み込むことがほとんど不可能なスマート衣服も現れつつあります。このホワイトペーパーでは、ウェアラブル機器のユニークな点は何か、また、フレキシブルやリジッドフレキシブル基板の設計に何が必要かについて考察します。機能が複雑になるとPCBも複雑になるウェアラブル機器は、小さくて、着ている人の注意をほとんど引かない必要があるのは、言うまでもありません。医療用ウェアラブル機器の場合、ユーザーは普通、他の人の注意も引きたくないと思います。少し前まで、「ウェアラブル医療機器」はかなり大きく、多くの場合、ベルトマウントやショルダーストラップを必要としていました。今日、ウェアラブル機器は、さまざまな場所にあり、腕時計タイプのフィットネストラッカーが、主要ウェアラブル製品の1 つになっています。これらの機器は、センサーを使用して、複数のパラメーターを監視し、フィットネス関連のパラメーターを計算しています。しかし、それらは、このように高度化されている一方で非常に小さく、フレキシブル基板の技術を必要とします。スマートウォッチには、設計スペースがもう少しありますが、機能が複雑になるにつれて、このスペースもすぐに使い果たしてしまいます。ウェアラブル医療機器は、体の特定の部分をモニターするために着用する、小さく目立たない「パッチ」へと進化しました。それらは、完全に自立型であり、図1に示すように、小さな場所に電極、接着剤、充電池、知能を備えています。リジッドフレキシブル基板の設計何らかの方法で人体に取り付けるウェアラブル機器は、フレキシブル回路および非常に高密度のレイアウトを要求します。それだけでなく、多くの場合、基板の形は円形や楕円形であり、さらに変わった形の場合さえあります。設計者の観点から、これらのプロジェクトには、巧みな配置と配線が必要です。このように小さく高密度の基板では、リジッドフレキシブル設計に最適化されたPCB設計ツールを使えば、変わった形状を非常に簡単に扱うことができます。今日設計されるPCBの大半は、基本的に、回路を接続するためのリジッド基板です。しかし、PCB設計者にとって、ウェアラブル機器には、リジッド基板にはない問題点がいくつかあります。(※続きはPDFをダウンロードしてください) 今すぐ Altium Designerの無償評価版をリクエストして、世界最高のPCB設計ソリューションをお試しください！

リジッドフレキシブル設計の課題

Whitepapers リジッドフレキシブル設計の課題摘要リジッドフレキシブル基板テクノロジーには、重量と容積の削減や、耐久性と信頼性の向上の点で、非常に大きな利点があります。今日の小型軽量の消費者向け電子機器を実装する場合、リジッドフレキシブルテクノロジーは最良の方法です。ただし、リジッドフレキシブル基板設計を正しく行うには、多くの課題があります。このホワイトペーパーでは、リジッドフレキシブル設計のいくつかの主要な考慮事項について解説します。はじめにリジッドフレキシブル基板は、最初に軍事や航空宇宙業界で数10年前に使用されたテクノロジーで、長い実績があり、十分に理解されています。今日では、ウェアラブル、医療機器、モバイルワイヤレス機器など、現代的な小型のフォームファクター、高い耐久性、軽量の電子機器に理想的なソリューションとして認知されています。しかし多くのPCB設計者は、リジッドフレキシブル基板の設計を最初に行うとき、いくつかの課題に直面します。リジッドフレキシブルの製造と実装のコストはどの程度なのか？種類の異なるリジッドとフレキシブル部が、どのように1つのPCBアセンブリとして記述されるのか？リジッドとフレキシブルで異なる材料とレイヤーの具体的な情報をどのように管理し、製造業者に伝達するのか？可動範囲や重要な折りたたみ状態をどのようにモデル化し、検証するのか？フレキシブル領域内の配置と配線は、従来のリジッド基板とどのように異なるのか？リジッドフレキシブル基板設計には、これらの疑問に加えて、更に多くの疑問が付きまといます。コスト従来のリジッド基板製造と比較して、リジッドフレキシブルには追加の材料と、より複雑なプロセス手順が必要なため、本質的に製造コストが増大します。これらの追加製造コストは、BOMコストの低減(コネクタやケーブルのコンポーネントが少なくなる)、組み立てコストの低減(手作業での配線や組み立てが少なくなる)、製品の信頼性の向上などによって埋め合わせできる可能性があります。(※続きはPDFをダウンロードしてください) 今すぐ Altium Designerの無償評価版をリクエストして、世界最高のPCB設計ソリューションをお試しください！

8つのフレキシブル基板の利点

8つのフレキシブル基板の利点私がキャリアをスタートしたばかりの頃、フレキシブル基板のアプリケーションは私たちの想像力によって制限されるだけであると言われたことがあります。そのことを思い出しては、このコメント以上に同意できることはないと考えさせられます。こういった「あぁ！」という瞬間の大部分は、私たちがさまざまなサンプルの集まりをやり取りしているときに起こり、特定の形状や柔軟な考え方が新しいアイデアを生み出します。私の仕事の中で気に入っていることの1つは、パッケージング問題を解決する方法を考え出そうとしている設計者またはエンジニアのグループと仕事をしているときの魔法の瞬間です。多くの場合、フレキシブル基板のサンプルを見た後で、問題の解決に役立つ可能性があるというアイディアで設計者の目が輝き、その瞬間からブレーンストーミングが始まります。このようなプロセスの一部になるのは非常に楽しいです。私がフレキシブルとリジッドフレキシブル基板で設計することに喜びを感じるのと同じくらい、フレキシブル基板を使わない方を好む人もいます。もちろん、そのためらいは理解できます。新しい技術には常に学習曲線があります。学ぶべき新しい材料、新しいデザインルール、さらには新しい製作者を見つける必要があるかもしれません。それは恐ろしいことです。そのため、私はパッケージの問題を解決するためにフレキシブルとリジッドフレキシブル基板を使用することによる上位8つの利点について試してみることにしました。この試みは、新しいアイデアを刺激するか、またはフレキシブル基板を取り入れることを検討する動機を提供するでしょう。フレキシブル基板の利点とは？１）パッケージングの問題を解決すること：私はこれが最も明白だと思います。材料はコーナーのまわりで曲げたり、折ることができ、三軸の関係を提供し、そして分離された部分がありません。電子部品および機能要素は、フレキシブル基板を折り曲げ、接続するために形成することができ、製品内の最適な位置に配置することができます。ここが想像力を働かせるところです！２）必要なスペースと重量の削減：SWaP、つまりスペースの重さとパッケージングは、プリント基板設計において引き続き重要なトピックです。フレキシブル基板は、かさばるワイヤーとはんだ接続を排除することができ、コンポーネントと構造によっては、重量とスペースを最大60％節約し、パッケージサイズを大幅に縮小することができます。フレキシブル基板の材料は、従来のリジッド基板よりも薄型です。３）組み立てコストの削減：大きなワイヤーとケーブルを交換することで、配線を削減または排除します。これにより、組立の人件費だけでなく、ワイヤーのコスト、複数の発注書を作成するためのコスト、受け取りおよび検査、キッティングも削減できます。これはさらに詳しく調べる価値があります。４）動的屈曲を容易にする：適切に設計された場合、フレキシブル基板は数百万の屈曲に耐えることができます。ディスクドライブは、1000万〜1億のフレックスサイクルを伴う一般的な例です。もう一つの良い例は、ノートパソコンのヒンジです。これらのフレキシブル基板は、コンピューターの耐用年数にわたって何万という屈曲に耐えることができます。５）熱管理：ポリイミド材料は高熱用途に耐えることができ、薄いポリイミドはより厚い、より熱伝導性の低い材料よりもはるかによく熱を放散します。そのため、より高い電力、より高い周波数の設計、またフレキシブル基板の設計において著しい成長を見ることができます。６）製品の外観を向上させる：ユーザーが製品の機能要素に触れると、外観が決定に影響を与えることは事実です。見た目が決定に影響を与えたお気に入りの例は、手のひらサイズの焼灼ツールが診療所で設計、使用されていたお話です。患者は、焼灼ツールの接続に使用されたワイヤーを見ることができたのです。これは、患者の手術に対する信頼度を下げる結果につながりました。そのワイヤーは非常に単純なポリイミドフレキシブル基板で再設計され、手術に対する信頼は著しく向上しました。機能性に違いはありませんが、なめらかなフレキシブル基板はアンケート調査の結果、はるかに高い得点を記録しました。７）生体適合性：ポリイミド材料は生体適合性に優れており、そのために医療用途とウェアラブル用途の両方で通常使用されています。先端技術は銅導体を金導体に置き換えることもでき、生体適合性のある選択肢を提供します。８）信頼性の向上とオペレーションミス発生の減少：リジッド基板とワイヤケーブルをフレキシブルまたはリジッドフレキシブル設計に置き換えると、必要な相互接続の数とレベルが減り、システム設計を大幅に簡素化できます。接続は回路アートワークによって制御され、人的ミスの可能性を排除します。リジッド基板　vs　フレキシブル/リジッドフレキシブル基板ワイヤー、ケーブル、そしてリジッド基板はよく知られた解決策であり、常に設計を始めるのに最適なスタート地点になるでしょう。フレキシブル基板についてもっと真剣に考え始める必要があるのは、従来の方法では設計上、そしてパッケージ上の制約をまったく解決できない場合です。それは、つま先を水に浸して水に慣れるように、単純なフレキシブル基板から始めて、思った通りのフレキシブル基板設計ができるケースかもしれません。あるいは、いきなり両足で飛び込むような、マイクロビアで多層フレキシブル基板の設計に取り組むような難解なケースかもしれません。いずれのケースにしても、私たちは設計者にサポートを提供しています。こちらをクリックして詳細をご連絡ください。

51 Videos How to Describe Flex and Rigid Regions on Your PCB Drawing - How-To:ADSCvid

28 Videos マルチボード設計でのリジッドフレキシブルの対応