同じ土俵の比較ではない
リジッド基板は構造物です。フレックス回路は可動部品です。動きを明示せずに両者の信頼性を比べるのは、ブラケットとヒンジを比べるようなものです。
実装中に一度成形して固定する静的曲げとして使えば、フレックス回路は極めて信頼できます。緩むコネクタも、疲労する電線もなく、導体はポリイミドとカバーレイの間に封じ込められます。ケーブル組立を悩ませるクリンプ部の故障はそもそも存在しません。
動的なヒンジとして使うと、信頼性は設計の数値になります。曲げ半径、銅厚、中立軸に対する銅の位置、そして必要なサイクル数です。
4つの故障モード
- 導体疲労。 銅は繰り返しの曲げで、きつい曲げの外側で割れます。ひずみ振幅の関数で、その振幅は半径と、銅が中立軸からどれだけ離れているかで決まります。
- カバーレイや接着剤の層間剥離。 熱、湿気、曲げが重なって接着を壊し、通常は端や窓から始まります。
- バレル割れ。 曲げ領域内のめっきスルーホールは、動くフィルムの中の剛い管で、バレルとパッドの接合部で割れます。
- パッド浮き。 曲げ近くのはんだ接合部がパッド端にひずみを集中させ、銅がフィルムから浮くまで続きます。
いずれも材料欠陥ではありません。どれも設計レビューで見え、返品ロットで直すよりレイアウトで直すほうが安くつきます。
静的と動的は別の仕様
一度成形する曲げでは、目安はフレックス厚の少なくとも10倍の半径で、銅を平衡させ曲げ部に穴を置きません。使用中に動く曲げでは、その余裕は全く足りません。半径はおよそ一桁大きくし、銅を薄くし、構成を曲げ領域で単一導電層に変えることもあります。
認定は用途に従います。製品が使う半径とストロークでの曲げサイクル試験、組立工程の熱サイクル、図面の合格クラスに対する目視・寸法チェックです。ここでリジッド基板はIPC-6012BとIPC-A-600Hで合格とし、フレキシブル側はIPC-6013で、クラスは想定ではなく図面に明示すべきです。
指定するもの
曲げが静的か動的か、半径、折り角度、動く場合はサイクル数、温度範囲を明示してください。この5つの答えがスタックアップ、銅厚、試験計画を決め、Gerber一式では同じに見える2つのフレックス回路が全く異なる使用寿命を持ち得る理由です。
基材と銅の範囲はフレキシブル基板ページと対応能力ページに、曲げ寿命を守るレイアウトルールはフレックス故障の記事に記載しています。
