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PCBボードの製造を容易にし,処理コストを低減するについて
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PCBボードの製造を容易にし,処理コストを低減するについて

2022-05-13
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Author: ipcb

剛性屈曲PCBボード普通の回路基板ではない. 柔軟で硬い基板の薄い層を単一成分に結合するプロセスは、ユニークな課題と機会を提示する. 設計者がブロック剛性フレックスPCBを設計するとき, 彼らはPCBデザインについて以前に学んだことの大部分が問題であることを見出した. 彼らが設計するものはもはや二次元平面床ではない, しかし、曲がって折ることができる3次元内部接続. あえて言う, これは、より強力なPCB. 剛性フレックスボードの設計者が複合プリント回路基板を複数のコネクタで置き換える, より大きなパフォーマンスと安定性のための一つの構成要素によるケーブルとリボンケーブル. 彼らはデザインの範囲を一つの構成要素に制限した, 折り畳み式の紙のように折り曲げラインを使用して、利用可能なスペースを最適化する. 文字通り共通語, 「フレックス回路」は、マルチワイヤードリボンケーブルのために交換のように感じます. フレキシブルフラット基板の上に回路層がある, 互いに結びついている. この接続は、インクジェットプリンタのプリントヘッドと制御ボードとの間でしばしば見られる. フレックス回路用語で, この連続的な柔軟性は「ダイナミック・フレックス」と呼ばれる. ダイナミック・フレックス,フレックス回路は、しばしば片面、高性能と強い信頼性を達成するために. フレックス回路は、様々なサブシステム間の相互接続のために使われる, プリント基板を制御ボードに接続するなど.


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フレックス回路のライフサイクルの間、それは曲げられて、折られなければならなくて、少しのたわみで組み立てられなければなりません。柔軟なインストールは、アプリケーションのニーズに応じて、単層から多層まで様々な構成で利用可能です。寿命の間の限られた屈曲は、導体上の応力を制限して、より多くのレイヤーを作るためによい。片面部品の設置が必要とされるフレックス実装中に、戦略は、特定の領域を補強するために、屈曲した材料を位置合わせし、積層することである。このタイプのフレックス回路設計は「剛性化された屈曲」と呼ばれる。剛性材料(典型的にはFR 4)は、導体を含まず、主として部品のベースまたは接続領域を補強するために使用される。剛性のフレックスボードは、フレキシブル回路と剛性材料の利点があるが、コストは高い剛性フレックスボードは剛性フレックスボードの代替品として使用することができます。硬質材料はエッチングまたはメッキされる必要はないが、PCB処理時間を短縮するために、ラインとしてドリル加工して追加する必要があるだけである。Flexのインストール中に、両面モジュールのインストールが必要な場合、または超薄型プリント回路基板を必要とする、剛性のフレックスボードは、実行可能なソリューションかもしれません。剛性フレックスボードは、硬質層と可撓層とを有し、多層プリント基板である。典型的な(4層)リジッドフレックスプリント回路基板は、上下に両面に銅箔で覆われたポリイミドコアを有する。外側の剛性層は、多層PCBをアセンブルするためにフレックスコアの両側に積層された片面FR 4からなる。剛性フレックスボードは広く使用されているが,種々の材料と複数の製造工程の混合使用のため,剛性フレックスボードの処理時間が長く,生産コストが高い。多層剛性フレックスボードを作る場合,フレックス層の処理は外側FR 4層とは非常に異なっている。異なる材料で作られた層は、積層されてから、ドリル加工され、電気メッキされなければならない。したがって、標準的な4層剛性のPCBを製造するよりも典型的な4層剛性フレックスPCBを作るためには5〜7倍長くなることがある


リジッドフレックスボードの応用

リジッドフレックスボードは一般的にデジタルカメラのような民生用電子機器で見られる。カムコーダー, とMP 3プレーヤー. また、ハイエンド航空機搭載の武器ナビゲーションシステムで使用することができます. 研究によれば, 剛性のフレックスボードは、しばしば軍用機と医療機器の製造に使用されます. 剛性のフレックスパネルは、軍事的航空機の設計に多大な利益をもたらすが、それは接続信頼性を増加させながら重量を減らす. もちろん, 全体のより小さいサイズによってもたらされる利益は無視できません. ペースメーカや蝸牛移植などの埋込型医療装置は、剛性のフレックスボードの堅い空間において屈曲及び折り畳まれる能力からも利益を得る, だけでなく、その大幅に改善された信頼性. ペースメーカーが動作しなかった場合、バッテリーへの配線がオフになったので、どうなるか想像してみてください. 堅い屈曲板で, 電池は回路層に直接接続することができ、アセンブリ内の任意の場所に設置することができる.


剛性フレックスボードの応用例

剛性フレックス応用における設計者は製品目標を達成する方法として剛性フレックスに依存する。彼らは剛性のフレックスボードを使用して新製品を作成する前に設計コンセプトをテストするためにプロトタイプとして剛性デザインを使用することができます. 赤外線システムは、マイクロ航空機または無人機に設置される, 3オンス以上のペイロードで5立方インチ携帯デジタルカメラの監視範囲をカバーするシステムを必要とする. それで, 機能と信頼性のオリジナルレベルを維持しながら, スペースは50 %減らされ、重量は95 %減らされる. 課題は、3ポンドから3オンス未満の合計重量を減らす方法だった. 解決策は、剛体を除去することです PCBボード 複数のコネクタによって接続されて、堅い屈曲板に変わるアセンブリ. 私はデザイン過程でジェフに早く出会った, そしてこれは彼の初めての堅いフレックスボードを使用していたが, 彼は道ごとに正しくそれを得た. 製造過程中, 彼はPCBデザインプロジェクトを経験豊かな堅いFlexアプリケーションデザイナーにアウトソーシングしました, そして、プロセスの初期のPCBメーカーを含みます. リバーシブルフレックスボードのコストは従来の硬質ボードより高価だが, これは、このプロジェクトの理想的なソリューションを提供します. 複数の機器を接続するのではなく、フレキシブル基板の相互接続を用いる PCBボード, スペースと重量を減らす鍵はどれですか, 正確に我々が必要とするもの.剛性フレックスボードは柔軟で折り畳み可能であるので, これは、カスタム回路を作るために使用することができます, 利用可能な屋内空間の最適利用. ジェフはこれを利用して、システム全体が占めるスペースを減らした. このデザインは大量生産されていないので, 利益は比較によるコストを上回る, 生産コストが高いにもかかわらず.


剛性のあるフレックスパネルを設計する際の設計上の考慮事項,製造工程の特性及び使用される材料の多様性を考慮しなければならない。デザイナーは、単に4層の堅いPCBに使用される跡の典型的なタイプをつくることができて、堅い屈曲板と同じ結果を予想することができません。ポリイミドの立体安定性はFR 4の3倍以上であるので、一旦銅を除去すると、可撓性材料はかなり収縮する。ほとんどのメーカーは、材料のこのプロパティを理解し、正確に推定するので、PCBが加工プロセス(ドリルとトレースとして追加)に入ると、彼らは可能な限り寸法公差に近いボードを取得しようとします。デザイナーが製造上の問題を考慮していない場合は、メーカーの特殊加工工程に対応するために設計を更新しなければならないまでは実現されない。所望の結果を達成するために、すべてのトレースにパッドを追加して、接合部をトレースするためにトレースを追加することを考慮して、フレックス層上のメッキビアリングのサイズを最大化することによって接合する。剛体回路の領域を接続するために可撓性の内側層を使用する場合は、硬い層の領域を除去して、下にある可撓性層を露出させるために、製造中の基板内の剛性領域を支持する方法に慎重に考慮する必要がある。しかし、あまりにも多くの剛性の材料を削除すると、ボードを壊れやすくすることができます。ダイカットは薄いポリイミドに適しているので,通常フレックス層を切断する。フレックス層上の領域は、最終ルーティングにおけるルーティングポイントとの接触を低減するために除去されてもよい。これらの「NO層」領域は、設計ツールにおいて考慮されなければならず、設計は、いくつかの構成要素または線が剛性領域の縁部に掛かっているのを防ぐために、ルーティングおよび/またはコンポーネントのない領域を配置する必要はない。


フレックス回路が曲がって折り畳まれることができるので、設計勧告, 開いている導体の可能性を増加させる悪い痕跡をつくるのを避けてください. 曲がり角領域における導体応力を減らすためのいくつかの提案がありますキープライン, 幅変更, そして、ベンド域の外のビア;固体銅の代わりに銅のグリッドを使用します隣接する層を横切るサイドバイサイドルーティング, 「I - Beaming」そして、多くの類似した提案, あまりにも多くのリストをここに. 詳細とデザインのハイライトの推奨読書のオープン出版物をチェックアウト. 結論メーカーの意見, 彼らのほとんどは、顧客が堅い屈曲板をあきらめて、堅い屈曲板に変わることを示唆します, 前者が生産コストを増加させるから PCBボードsと顧客の価格要件を満たすことができない. 剛性フレックスボードの大量生産を達成する上で重要なステップの一つは、製造業の初期に含まれるメーカーを得ることである. 同時に, 剛性フレックスボードのコストを上げる3つの主要な要因は原料である, 基板利用, 収量. 我々がプロジェクトの始めにデザイナーと協力することができるならば, 我々は、彼らが低コストのデザインを達成し、いくつかの高価なミスを避けるのを助けることができる.「フレックスの供給元を選ぶとき/または剛直な屈曲, この分野の主要プロジェクトの数を見てください. 彼らのボードのほとんどのスキルレベルを決定するために彼らの平均スキルレベルのアイデアを入手して. デザインのボードは、処理能力のハイエンドではなくミッドレンジでなければなりません, 剛性フレックスボード選択には特に当てはまる. 理想的な剛性フレックスボード設計評価チームは、機械および電子技術者, PCBボード デザイナーと PCBボード 加工技術者. 機械要素はシステム部品における機械的制約を理解する. The PCBボード チームのプロセスエンジニアは、キャンバーの変化と強化材料の追加を調査することができます, etc., パネルの実際の数と生産コストを変更するには. そのコストは PCBボード ボード上の画像の数に反比例する. 剛直なフレックスプリント回路基板がマルチ脚のクモのように見えるならば、板の上でよく巣を作りません, コンポーネントごとのコストが大幅に増加する. 堅いフレックスボードを使用することに決められるならば PCBボード, それから、デザイナーは大量生産を改善して、投資を減らすことを考えてより柔軟でなければなりません.


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