リジッドフレックス基板

とは リジッドフレックス基板 ？

リジッドフレックスPCBは、硬質基板と柔軟性のある基板の両方の特徴を組み合わせた新しいタイプのPCBです。主基材としてポリイミドを使用しており、曲げたり、複雑な形状や狭いスペースに適応させることができます。軍用機器、航空機器、ウェアラブルデバイス、カメラ、スマートフォン、スマートウォッチ、ドローンなどに最適です。

リジッドフレックスPCBの定義は何か？

リジッドフレックス基板はその名前からも分かるように、リジッド基板とフレックス基板を組み合わせた基板です。優れた曲げ性および柔軟性を持っており、医療機器、軍用機器、航空宇宙機器、カメラ、スマートフォンなどに広く使用されています。ポリイミドはFR4よりも柔軟性があり、誘電率（Dk）は3.0～3.5の間であるのに対し、FR4は一般的に3.5～4.0の範囲です。一般的なポリイミド素材にはネルコやロジャースがありますが、純粋なフレキシブル基板にはカプトンがよく使用されます。

リジッドフレックス基板は一般的に以下の3つのタイプに分類されます：
1. シングルサイドリジッドフレックス：最もシンプルなリジッドフレックス基板で、ドリル穴を介してフレキシブル基材に接続された導電性銅層からなり、ポリイミドカバーレイで保護されています。
2. ダブルサイドリジッドフレックス：2つの導電層を持ち、スルーホール（PTH）が層間の電気的接続を提供します。
3. 多層リジッドフレックス：これは2層以上の導電層を持つ。PTH（貫通穴）は層間の電気接続を提供するため、製造がより複雑になるが、高密度配線、クロストーク低減、インピーダンス制御などの用途に最適である。

リジッドフレックス基板の利点は何か？

リジッド基板と比較して、リジッドフレックス基板には以下の利点があります：
1. 複雑な環境への適応性：例えば、航空宇宙機器は過酷な環境に耐えなければならない。リジッドフレックス基板は導体をポリイミドで覆うことで、環境耐性を効果的に向上させる。
2. コンパクトなサイズと軽量化：軍事用途ではサイズと重量に関する規格が厳しい。リジッドフレックス基板はさまざまな小型・微細構造に適応できるため、サイズと重量を削減できる。
3. 強い耐衝撃性と耐振動性：強い衝撃にも損傷することなく耐えることができる。
4. 再利用性：リジッドフレックス基板は損傷することなく最大100回まで折り曲げ可能である。
5. 3D設計機能: 異なる用途要件を満たすために三次元形状に設計可能。
6. 非常に耐久性が高く長持ち: 衝撃に耐えるため、長期間使用しても壊れにくい。

剛柔PCBの適用範囲

1. 医療機器: 例として、装着型保護装置、心臓圧迫装置、血液検査装置など。剛柔PCBは優れた耐性とコンパクトなサイズを提供。
2. 中・低価格帯の民生用電子機器: 例として、小型携帯電話、ミニコンピュータ、キッズウォッチなど、小型で複雑な製品。
3. 航空宇宙: 例として、小型ドローン、宇宙船、宇宙機器、火星探査機など。
4. 軍事: 例として、防衛システム、ミサイル、原子爆弾、航空機兵器など。
5. 自動車電子機器: 例として、コントロールパネルや内蔵型ナビゲーションシステムなど。
6. スマートロボット: 各種AIロボット。

剛柔PCBの設計思想

リジッドフレックスタイプのPCBを設計する際は、以下の設計パラメーターに特に注意してください。
1. PCBの曲げ半径を適切に計算してください。曲げ半径は適切な範囲内に設定しなければならず、そうでなければ破損の原因となる可能性があります。
2. 曲げ回数を決定してください。PCBが静的（一度だけ曲げる）であるか、動的（複数回繰り返し曲げる）であるかを判断してください。
3. 材料選定：フレキシブル部分にはポリイミドを、リジッド部分にはFR4を使用することを推奨します。
4. 通電孔（PTH）は曲げ部分から少なくとも0.5mm離してください。
5. 90°の曲げは避けてください。これは破損しやすくなります。
6. フレキシブル部分に通電孔を使用したり、曲げ部分に穴をあけたりしないでください。
7. 過度に高温な環境は避けてください。この製品は非常に熱に敏感です。
8. 積層構造が性能に与える影響：各層のアラインメントに注意してください。これはリジッドフレックスタイプPCBの安定性と信頼性に影響を与えます。

常にIPC 6013規格に従ってください。

リジッドフレックス基板製造プロセス

1. 回路設計：エンジニアは基板をIPC 6013規格に従ってリジッド部分とフレックス部分に分けて設計を行います。
2. 材料選定：フレキシブル部分にはカプトン／ポリイミドを、リジッド部分にはFR4を選定します。
3. 貼り合わせ：高温で貼り合わせを行いますが、強度に注意する必要があります。
4. ドリル加工およびメッキ：重ね合わせた基板にドリル加工および通電を行います。
5. 部品実装：SMT、はんだ付けおよびリフローはんだによって部品の実装を完了します。
6. テストおよび品質検査：複数回の製品検査および品質保証を行います。

リジッドフレックス基板のコスト見積もり

1. FR4よりも高価ですが、組立効率が優れています。
2. 一度この製品を採用すれば、全体的なコストが低減します。
3. 大量生産により平均コストを下げることができます。
4. 試作段階でコストが高騰しないように、事前に予算を計画する必要があります。

フレキシブル基板と剛柔基板のそれぞれの特徴

フレキシブル基板（Flex PCB）：

• 柔軟性と耐久性があり、壊れにくい
  
• 薄型で軽量であり、接続ポイントが少ない用途に適しています
  
• ポリイミドまたはカプトンで製造されています
  
• 分類：1. スタティック（一度だけ曲げ可能）2. ダイナミック（何度も曲げ可能）
  

剛柔基板の特徴：

• 剛板と柔板を組み合わせた構造です
  
• 高耐性、曲げ可能、高柔軟性；
  
• 主に医療、軍事、航空宇宙産業で使用されています。
  

FFCとFPCの違い

• FFC：正式名称：フレキシブルフラットケーブル。この種のケーブルは回路を持たず、主にモジュール間接続に使用されます。
  
• FPC（Flexible Printed Circuit）：この種のケーブルは端部に導体を持ち、回路を内蔵しています。構造がより複雑で、高精度・高密度用途に使用されます。

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