はじめに

今までにリジッド FR4 多層 PCB を作成し、その性能に満足しているかもしれません。その構造（FR4、銅層、プリプレグなど）を理解し、おそらくオンラインで注文して作成する方法を知っているでしょう。しかし、プロジェクトの相互接続がますます複雑になり、スペースに制約があることに気づきます。基板を接続するには、標準的なコネクター以上のものが必要です。

 

ここで、フレックスまたはリジッドフレックスPCBが登場する可能性がある。

 

フレックスPCBとは？

フレックスPCBは、スペースに制約のあるプロジェクトに役立つフレキシブルな回路レイアウトです。スペースとクリアランスが重要なフロントパネル（スマートフォンやラップトップなど）にキーパッドやLCDを設置することを想像してみてください。ここで、Flex PCBレイアウトが役立ちます。スライド式キーパッドやフリップケーシングなど、プロジェクトの非定常部分にFlex PCBを使用できます。以下に、Flex PCBで使用される一般的なスタックアップ構成と材料を示します。

フレックスPCBスタックアップ構成例

層フレックスPCB

1. カバーレイ（プロテクター）
2. 粘着剤
3. 銅レイヤー
4. 粘着剤
5. ポリイミド（基材）
6. スティフナー（オプション）

二層フレックスPCB

1. カバーレイ（プロテクター）
2. 粘着剤
3. トップ銅レイヤー
4. 粘着剤
5. ポリイミド（基材）
6. 粘着剤
7. ボトム銅レイヤー
8. 粘着剤
9. カバーレイ（プロテクター）
10. 粘着剤
11. スティフナー（オプション）

 

カバーレイはフレックスPCBの保護層で、リジッドPCBのソルダーマスクとよく似ています。メーカーは通常、この層にプラスチック素材（ポリイミド）を使用します。接着剤は、レイヤーを互いに接着するためにあります。銅層は、（FR4 PCBのように）トラックを配線する場所です。この層は通常、繰り返し曲げることができるように、圧延アニール銅箔で作られています。

 

フレックス特性を持つベース素材は、ポリイミドと呼ばれるプラスチック素材です（カバーレイと同じ）。この材料は、基板の曲げや湾曲を助けます。フレックスPCB（FR4またはポリイミドそのもの）の端部には、ユーザーが端部をコネクタに挿入するのに便利なように、補強材を追加することができます。

 

フレックスPCBは単層でも多層でもよいことに注意してください。多層にしたい場合は、カバーレイ層、銅層、ポリイミド層を繰り返し重ねます。

 

リジッドフレックスPCBとは？

フレックスPCBは素晴らしいものですが、フレックスPCBとリジッドPCBを組み合わせることで、より興味深いものになります。リジッド・フレックスPCBは、プロジェクトにコネクタ不要のソリューションを提供します。これにより、FPCコネクタが不要になります。この組み合わせは、組み立て時の手作業による接続が減り、部品リストが削減されることを意味します。また、リジッド・フレックスPCBを1つのパネル・アセンブリで作成できるため、他の時間のかかるアセンブリ作業から即座に解放されます。

 

リジッド-フレックスPCBはフレックス部とリジッド部の両方を持つため、そのスタックアップ構成は非常にユニークです。以下は、4層リジッドフレックスのスタックアップ構成です。

リジッドフレックスPCBスタックアップ構成

4層銅リジッドPCBサイド

1. ソルダーマスク
2. トップ銅レイヤー
3. FR4（基材）
4. プリプレグ -------> 接合ライン
5. 内部銅層
6. ポリイミド
7. 内部銅層
8. プリプレグ--------->接合ライン
9. FR4（基材）
10. ボトム銅レイヤー
11. ソルダーマスク

 

2層銅フレックスPCBサイド

1. カバーレイ（プロテクション）---->接合ライン
2. カバーレイ接着剤
3. 内部銅層
4. ポリイミド（基材）
5. 内部銅層
6. カバーレイ接着剤
7. カバーレイ（プロテクション）--->接合ライン

 

上の図では、リジッドとフレックスの両方を1枚のパネル・アセンブリにスタックアップしています。リジッドPCBはフレックス部の両端にあり、フレックス部はリジッドPCBの中央にあります。これらのPCBはどのように結合しているのでしょうか？それは、リジッドPCBの内層にボイドスペースがあるためです。リジッドPCBの内側の銅層がフレックスPCBの銅層になります。要するに、フレックスPCBはリジッドPCBと一体化し、リジッドPCBのプリプレグだけがカバーレイとカバーレイ接着剤を接合する。

 

フレックスプリント基板を作るには？

レイヤパラメータを持つPCB設計ソフトウェアを使用すると、フレックスPCBを作成することができます。PCB設計者として、標準的なPCBと同様にPCBの層構造を割り当てる必要があります。これらのレイヤーには、銅（トップ、ボトム、インナー）、ソルダーマスク（トップとボトム）、ソルダーペースト（トップとボトム）、シルクスクリーン（トップとボトム）、ボードアウトラインなどが含まれます。その後、フレックス・ボードの銅層を配線していきます。フレックス・ボードは薄いプラスチック構造であるため、特別な設計上の注意が必要です。

デザインをメーカーに送る

基板を設計し、チェックした後、標準的なPCBと同様に製造アウトプットを作成できます。その後、PCBファブリケーターに送ることができます。

 

フレックス・ボードをどのように加工・製造するかは、PCBメーカー次第です。このため、あなたが出力に何を期待するかを伝え、中継する必要があります。このような項目には、FPCの厚さ（基板の厚さ）、スティフナー、カバーレイ（はんだマスク）の色、表面仕上げなどが含まれます。

リジッドフレックスPCBを仕様するには？

リジッドフレックスPCBはユニークなスタックアップと形状を持っていますが、PCB設計ソフトウェアで標準的なPCBのように設計することができます。考慮すべき重要なことは、リジッドフレックスPCBの適切なスタックアップとフォームファクターをメーカーに伝えることです。これにより、PCB設計ソフトウェア上でエッジカットやボードアウトライン、その他のユーザーレイヤーを利用することができます。このプロセスにより、基板のリジッド部分とフレキシブル部分の境界を定義することができます。

 

例えば、フレックス部分（ボードのアウトラインもカバーする）をボードのアウトラインまたはエッジカットレイヤーで定義することができます。次に、1つのユーザーレイヤーを使用して、リジッドボードの境界を決定します。どのスタイルを使用するかは、あなた次第です。重要なのは、境界とスタックアップの情報を PCB メーカーに伝えることです。

 

 

結論

フレックスおよびリジッドフレックスPCBは、プロジェクトの小型化、可動化、省スペース化に最適な方法です。その構造とメーカーがどのように形成しているかを知ることが、フレックスPCBに慣れるための第一歩です。フレックスおよびリジッドフレックスPCBの設計は、いくつかの重要なパラメータとプロセスを明確に検証する必要があることを除けば、リジッドFR4 PCBの製造と変わりません。これらには、スタックアップ、ボードタイプの境界、操作プロセス、PCBメーカーへの材料などが含まれます。