フレキシブル基板の必須設計ガイドライン
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- 1. 適切な穴とビアのクリアランスを確保する
- 2. ビア・イン・パッド設計を避ける
- 3. 大きな銅面の酸化を防ぐ
- 4. パッドを補強し、戦略的に配置する
- 5. カバーレイの要件に従って設計する
- 6. ゴールドフィンガーとコネクタパッドの設計を最適化する
- 結論
フレキシブルプリント基板（Flex PCB）は、コンパクトで軽量な設計を可能にすることで、現代のエレクトロニクスにおいて重要な役割を果たしています。フレキシブルPCBは市場に登場したばかりのものではなく、小型の寸法や取り付けを必要とするほぼすべての電子機器の一部となっています。なぜなら、リジッドPCBでは、ワイヤーを曲げたり、コンポーネントを取り付けたり、小型のハンドヘルドデバイスに電力を供給することがそれほど簡単ではないからです。これらは、電力線や表示線を配線するために特別に設計され、使用されています。ただし、CPUやGPUのような重量級の電子部品は、設計や信頼性に関するいくつかの問題から、依然としてリジッドPCBに搭載されています。設計と製造プロセスでは、エンジニアは専門的な設計原則に従う必要があります。JLCPCBの詳細な推奨事項に基づいて、信頼性が高く、製造可能で、高性能なFlex PCB設計を実現するためのいくつかの重要なガイドラインを以下に示します。
1. 適切な穴とビアのクリアランスを確保する
スルーホールと基板外形: DRCでは、スルーホールと基板の間に最低0.5 mmのクリアランスを維持する必要があります。より実用的なアプローチとしては、構造的な破損を防ぐために、フレームに開放されたU字型スロットを使用します。
ビアとソルダーマスク: 銅の露出を避けるため、ビアはソルダーマスクの開口部から少なくとも0.2 mm離してください。銅が露出すると、ショートや腐食の原因となる可能性があります。
2. ビア・イン・パッド設計を避ける
JLCPCBは、リジッド基板とフレキシブル基板の両方でビア・イン・パッド技術を提供しています。ビア・イン・パッドは、信頼性の問題がないため、リジッド構造では可能です。リジッド基板にはBGAパッケージも含まれるため、ビア・イン・パッドの必要性が高まります。しかし、リジッドPCBとは異なり、Flex PCBは樹脂プラグを充填できないため、はんだの吸い上げや信頼性の低いはんだ接合部が生じる可能性があります。
3. 大きな銅面の酸化を防ぐ
銅がソルダーマスクなしで空気中に放置された場合、固体の銅領域はカバーレイのラミネート中に空気を閉じ込め、熱と圧力の下で酸化を引き起こす可能性があります。この問題を回避するには：
● 表面積を減らすためにハッチングされた銅パターンを使用します。
● 閉じ込められた空気を逃がすためにソルダーマスクウィンドウを追加します。
4. パッドを補強し、戦略的に配置する
独立したパッド、特に両面で重なるパッドは、FPCコアの厚さがわずか25μmであるため、容易に剥がれる可能性があります。パッドの周囲に銅の補強を追加し、パッドの角を銅領域に接続し、反対側のパッドをずらして配置して、密着性を高めることを推奨します。これを防ぐ方法として、ソルダーマスク定義パッドを設計することがあります。これは、パッドの縁のソルダーマスク被覆が機械的強度を提供するためです。
● 特に薄い25μmコア上での、孤立したパッドや重なり合うパッドを避けてください。
● パッドの角を銅領域に接続して、機械的な密着性を高めてください。
5. カバーレイの要件に従って設計する
フレキシブル基板の場合、カバーレイがソルダーマスクの役割を果たします。適用前に事前に窓開け（ウィンドウ加工）を行う必要があります。パッドと隣接するトレースの間に0.2mmのギャップ、パッド間には0.5mmの間隔を確保してください。そうでない場合は、露出したトレースを受け入れて、ブリッジ状の開口部を使用する必要があります。 狭い間隔（<0.5 mm）の場合は、単一のウィンドウを通して接続トレースを露出させます。必要に応じて、耐引き裂き配線ルートを追加してください。
6. ゴールドフィンガーとコネクタパッドの設計を最適化する
FPCでは通常、ケーブルの端が何らかのコネクタに接続される金パッドで終端されており、これは信号の完全性を向上させるために使用され、修理時にケーブルを簡単に交換できるようにします。このため、コネクタにはソルダーマスク定義パッドを使用できます。ゴールドフィンガーの長さを0.2 mm短縮することで、レーザー切断によるマイクロショートを防ぐことができます。機械的な耐久性のために、カバーレイがコネクタパッドに少なくとも0.3 mm重なるようにしてください。
結論
Flex PCBの設計には、機械的および熱的要因への注意深い配慮が必要です。これらの7つの重要なガイドラインに従うことで、エンジニアはフレキシブル回路設計の耐久性と製造性を大幅に向上させることができます。ただし、これらの7つのガイドラインはFPCへの入門ガイドに過ぎません。今後、FPCおよび設計関連の問題に関するこのような素晴らしいガイドを提供していく予定です。PCB関連の問題に関する詳細なガイドを、当社のブログページで引き続き共有していきます。
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