フレキシブル回路は、曲がる基材——ポリイミド、Kapton、PET——の上にリジッド基板と同じ導体を持ち、製品が既に持つ空間へ折り込めるほど薄く作られます。これが電線の束、両端のコネクタ、そしてその両方に付きまとう組立時間を置き換えるため、携帯、カメラ、ウェアラブル、医療の設計がフレックスで作られています。
フレキシブル回路が置き換えるもの
- ケーブルとコネクタの組立 — 1枚の平らな回路が配線ハーネスとその嵌合コネクタ2つを置き換え、可動製品で最初に壊れる接合部を取り除きます。
- 体積と重量 — 12.5〜50 µmの基材に12〜25 µmのカバーレイは、同等の丸ケーブルよりはるかに軽く、厚み以上の場所を取りません。
- 組立時間 — フレックスは他の部品と同じように配置・はんだ付けされるため、かつて手配線だった実装部位が1つの部品として届きます。
- 寸法の自由 — 回路は3次元に配線でき、折り曲げ、感圧接着剤で筐体に固定できます。
材料と補強板
PI、PET、Kapton基材が大半をカバーし、リジッドが必要な部位にはFR-4と接着します。コネクタや部品が平らな面を要する場合、PI・PET・FR-4・ステンレス鋼の補強板を積層し、補強板厚は接着系と合わせて選び、仕上がり品が反らないようにします。銅は0.5〜2 oz、仕上げはENIG、置換スズ、OSP、カーボンインクです。
フレキシブル回路が適切か
フレックスが価値を持つのは、ジョイントが動かねばならない場合、または筐体に基板・コネクタ・その間の空気の積み重ねの余地がない場合です。決して動かない組立には不適です。1つのコネクタを持つリジッドなFR-4基板はより剛く、リワークしやすく、部品あたりも安く、短い電源配線は折り込んだ回路よりワイヤーハーネスのほうが向いています。
3つの構造は異なる問いに答えます。素のフレックスは単一の可動ジョイントを、補強付きフレックスはコネクタで終わるか数点の部品を載せるジョイントを、リジッドフレックスは同じ品番で曲がらない部位に微細ピッチ部品を保持せねばならない場合を担います。曲げ部と部品が離れていれば、コネクタで接続した2部品のほうが1つのリジッドフレックスより安いのが通例です。
価格は外形ではなくパネル面積と層数に従うため、小さなパネル内で一度折れる短い回路は、筐体を縫う長い回路より安くなります。この判断は見積りを依頼する前のレイアウトで行います。
歩留まりを決める設計ルール
最小ライン幅／間隔は0.002″（3 mil）、最小穴は0.006″で、大半のケーブル設計が必要とするより微細ですが、フレックスが生き残るかを決めるのは曲げ領域です。導体は折り目に沿って走らせず直角に横切り、曲げ領域にめっきを入れず、カバーレイ窓は曲げ部から離し、最小曲げ半径をDFMで合意して銅を限界以上に圧縮しないようにします。インピーダンス制御設計では±10 %に保ち、同じ回路が微細ピッチ部品も載せる場合はHDIやリジッドフレックス構造を使います。
フレキシブル回路が現場で壊れる場所
フレックスの返品の多くは4つの点に帰着し、いずれもライン終端で検査を厳しくするのではなく、図面や工程表で決まります。
- 曲げ部の銅疲労 — 繰り返し曲がる導体は加工硬化しトレース端で割れるため、動的曲げには圧延焼鈍銅を指定し、曲げ半径をDFMで合意します。
- 窓端でのカバーレイ浮き — 積層中に接着剤が流れるため、窓と補強板端を曲げ部から離し、カバーレイの重なりを図面に書き込みます。
- 嵌合後にコネクタパッドが浮く — 補強板はパッド列を越えて延びねばならず、その厚みはコネクタ図面と合意します。短い補強板は初品を通っても現場で失格します。
- リフロー後のブリスター — ポリイミドは水分を取り込むため、パネルは実装前にベイクし、プロファイルが始まるまで乾燥を保ち、リフロープロファイルは薄く熱容量の小さい部品向けに設定します。
フレキシブル回路の用途
モバイル・ウェアラブル機器、カメラ・電池モジュール、医療機器のプローブやモニタパッチ、プリンタや産業制御の可動ヘッド、通信機器のアンテナ・RF部位です。コネクタやプロセッサのためにリジッドな部位が必要な場合は、リジッドフレックス基板が両方を1つの品番に載せます。
見積りについて
Gerber一式に層数、基材、銅厚、補強板サイズ、そして部品が耐えるべき曲げ半径を添えてお送りください。実装も同じ工場で行うため、実装済みのフレックスを1つの注文として見積れます。工程限界値は対応能力ページに、発行済み証明書は認証ページにあります。
実装に進むフレックス回路は、製造・調達・ボックスビルドを含めて中国でのプリント基板実装ページで見積ります。
