PCB技術 - 剛柔PCB設計には多層板が必要である

一般に、多層基板PCB設計を考慮すると、サーバ環境における基板ラックまたはゲームプラットフォームの組み合わせが考慮されることが多い。しかし、一般的なリジッドボードが多層板で使用される物理シャーシに適合していない場合はどうすればよいのでしょうか。フレキシブル基板の使用に追加料金を支払いたいですか。もし両者の優位性が結びついたら？

剛柔結合の利点と性能、および多層板のPCB設計要件をどのようによりよく満たすか。

剛性フレキシブルPCBとは？

標準的な多層基板PCB設計では、基板概念は、異なる機能回路をより小さな基板に分割し、様々な相互接続を使用してシステムを単一の筐体に入れるために使用されている。

この問題を解決するための標準的な方法は、相互接続の信頼性を保証することができません（特に、電磁干渉/電磁互換性の問題を考慮した後）。標準カードエッジコネクタは良好な導電性を有し、我々の寸法要求を満たすが、常に存在するわけではない、最良の選択肢はケーブルですが、ケーブルは実用的ではなく、シャーシのスペース要件を満たすことができません。

多層基板設計では、高レベル接続と高速接続を備えたコンパクトな筐体にいくつかの剛性基板を相互接続する必要がある場合、剛性-柔軟性の組み合わせが最適なソリューションです。

剛性の組み合わせとは？簡単に言えば、2つ以上の剛性板は、可撓性部材を介して電気的に接続されている。

単一の可撓性層は、通常、次の材料から構成されます。

フレキシブルポリイミドコア、

導電性銅層、

せっちゃくざい

導電性銅層は、両側にフレキシブルポリイミド接着剤で挟まれている。ポリイミド層及び接着層は、一般に、加熱及び圧力によって銅層上に積層することができる単位（カバー層と呼ばれる）として認識されている。任意の設計において複数のフレキシブル層を使用することができる。

剛性部分は、標準PCB材料の剛性層を介してフレキシブル層に追加される：

ガラス繊維プリプレグに樹脂を注入し、加熱すると流動して接着する、

非導電性ガラス繊維基層（通常はFR−4）、

従来の緑色抵抗溶接カバー、

スクリーン印刷マークと識別情報

可撓性ポリイミド層及び導電性銅層は、一般に、剛性層及び可撓性層を含むプレート全体にわたって連続している。しかしながら、いくつかの設計では、硬質層部分をプリプレグで充填するための可撓性ポリイミドの量が制限されている。

設計面では、剛性−可撓性の組み合わせは折り畳み回路基板とみなされる。これにより、システムに必要な相互接続の合計数が削減され、フラットリボンケーブルをリジッドプレートに溶接するなどの手動手順が回避されます。

一般的な剛性と柔軟性の組み合わせ構成

標準構成：可撓性層は対称構造スタックの中心に位置する。通常、標準的な多層PCB設計と同様に同じ数の層を使用します。

奇数層カウント構成：従来のPCB設計では一般的ではないが、奇数層カウントは帯状インピーダンス制御と電磁互換性の要件を満たすために両側のEMI遮蔽フレキシブル層を提供する。

非対称構成：フレキシブル層がスタックの中心にない場合は、非対称構成とみなされます。インピーダンスと誘電体の厚さの要求が大きく変化し、「重型トップ」設計につながることがある。他の場合、非対称構造によって盲孔アスペクト比を低減することができる。変形やねじれがしやすい設計のため、クランプを押す必要がある場合があります。

ブラインドホールと埋め込み型ビア：剛性フレキシブル回路は、回路基板全体を貫通することなく、外部ブラインドPCB層を1つ以上の内層に接続することをサポートする、埋め込み貫通孔は、外層を通過せずに1つまたは複数の内層を接続する。可撓性層を処理する場合、複合ビア構造は一般的に非対称構造を必要とする。

遮蔽フレキシブル層：フレキシブル層に特殊遮蔽膜（TatsutaやAPlusなど）を積層する。導電性接着剤を備えた特殊なキャップ開口部は、シールドフィルムを接地する。これらのフィルムは、厚みを著しく増加させることなく可撓性領域を遮蔽することができる。

剛性と柔軟性の組み合わせには、さまざまな構成があります。剛性部品と可撓性部品の層数は一致する必要はなく、PCB設計は完全にカスタマイズして密封ハウジングに適応することができる、IPC 2223 Cに規定された品質基準に適合するように設計するだけでよい。

まとめ

剛性−柔軟性結合は、複雑な幾何学的または電磁的干渉要件を満たすのに役立ち、製造および組立コストを最小限に抑えるために、可撓性回路または堅牢な剛性プレートをできるだけ多く使用することを可能にする。

剛性設計は一般的に複雑な3 D需要を処理できるため、電気機械分野間のギャップを埋めるために全体的な設計方法をサポートする強力なPCB設計ソフトウェアを持つ必要がある。