2 層フレキシブル PCB – FPC 設計とプロトタイピング

導入

フレキシブル プリント基板 (FPC) はエレクトロニクス業界に革命をもたらし、比類のない柔軟性と設計の可能性を提供します。よりコンパクトで軽量な電子デバイスへの需要が高まる中、FPC は革新的で柔軟な設計ソリューションを実現する上で重要な役割を果たしています。さまざまなタイプの FPC の中でも、2 層フレキシブル PCB は、幅広い業界での汎用性と適用性で際立っています。この包括的なガイドでは、2 層フレキシブル PCB の用途、材料、仕様、表面仕上げに焦点を当てて、その設計とプロトタイピングのプロセスについて説明します。

製品の種類：2層フレキシブルPCB

2 層フレックス PCB (両面フレックス回路とも呼ばれます) は、フレキシブル誘電体層で分離された 2 つの導電層で構成されるフレキシブル プリント基板です。この構成により、設計者は基板の両面にトレースを配線できる柔軟性が得られ、設計の複雑さと機能性が向上します。2 層フレックス PCB は、基板の両面にコンポーネントを実装できるため、高いコンポーネント密度とスペースの制約が必要なアプリケーションに最適です。

アプリケーション

2 層フレックス PCB は多用途性を備えているため、さまざまな業界のさまざまなアプリケーションに適しています。2 層フレキシブル PCB の顕著な用途の 1 つは、自動車エレクトロニクスの分野です。自動車産業では、スペースと重量の節約が重要な要素であり、2 層フレックス PCB はこれらの要件を満たす柔軟性を提供します。これらは、自動車制御システム、センサー、照明、インフォテインメント システムなどで使用されています。自動車業界は、厳しい環境でも一貫したパフォーマンスを保証するために、2 層フレキシブル PCB の耐久性と信頼性に依存しています。

2 層フレキシブル PCB は、自動車用途に加えて、家庭用電化製品、医療機器、航空宇宙および産業機器にも広く使用されています。不規則な形状に適応し、重量を軽減し、信頼性を高める能力により、さまざまな電子製品に不可欠なものとなっています。

材料

2 層フレキシブル PCB 材料の選択は、ボードの性能、信頼性、製造可能性を決定する上で重要です。2 層フレキシブル PCB の構築に使用される主な材料には、ポリイミド (PI) フィルム、銅、接着剤などがあります。ポリイミドは、優れた熱安定性、柔軟性、耐高温性を備えているため、基板材料として最適です。導電材には導電性、はんだ付け性に優れた銅箔を使用しています。PCB 層を接着するために接着剤が使用され、機械的安定性が確保され、回路の完全性が維持されます。

線幅、線間、板厚

2 層フレキシブル PCB を設計する場合、線幅、線間隔、基板の厚さは重要なパラメータであり、基板の性能と製造性に直接影響します。2 層フレキシブル PCB の一般的な線幅と線間隔は 0.2mm/0.2mm と指定されており、導電性トレースの最小幅とそれらの間の間隔を示します。これらの寸法は、適切な信号の完全性、インピーダンス制御、および組み立て中の信頼性の高いはんだ付けを確保するために重要です。さらに、0.2mm +/- 0.03mm の基板厚は、2 層フレックス PCB の柔軟性、曲げ半径、全体的な機械的特性を決定する上で重要な役割を果たします。

最小穴径と表面処理

特にエレクトロニクスの小型化傾向を考慮すると、正確で一貫した穴サイズを達成することは 2 層フレキシブル PCB 設計にとって重要です。指定された最小穴サイズ 0.1 mm は、2 層フレックス PCB が小型で高密度のコンポーネントに対応できることを示しています。さらに、表面処理は PCB の電気的性能とはんだ付け性を向上させる上で重要な役割を果たします。厚さ 2 ～ 3 μin の無電解ニッケル浸漬金 (ENIG) は、2 層フレキシブル PCB に一般的に選択され、優れた耐食性、平坦性、はんだ付け性を備えています。ENIG 表面処理は、ファインピッチのコンポーネントを実現し、信頼性の高いはんだ接合を確保するのに特に有益です。

インピーダンスと許容差

高速デジタルおよびアナログアプリケーションでは、信号の完全性を維持し、信号の歪みを最小限に抑えるためにインピーダンス制御が重要です。特定のインピーダンス値は提供されていませんが、2 層フレックス PCB のインピーダンスを制御できることは、電子回路の性能要件を満たすために重要です。また、公差は製造工程上で許容される寸法誤差を±0.1mmと規定しています。最終製品の精度と一貫性を確保するには、特に微細な形状や複雑な設計を扱う場合、厳密な公差管理が重要です。

2層フレキシブルPCBプロトタイピングプロセス

プロトタイピングは 2 層フレックス PCB 開発における重要な段階であり、設計者は完全な生産に進む前にデザイン、機能、およびパフォーマンスを検証できます。プロトタイピングのプロセスには、設計の検証、材料の選択、製造、テストなど、いくつかの重要なステップが含まれます。設計検証では、基板が指定された要件と機能を満たしていることを確認する一方、材料の選択には、用途と性能基準に基づいて適切な基板、導電性材料、表面処理を選択することが含まれます。

2 層フレキシブル PCB プロトタイプの製造には、フレキシブル基板の作成、導電パターンの適用、およびコンポーネントの組み立てのための特殊な装置とプロセスの使用が含まれます。必要な機能と性能特性を達成するために、レーザー穴あけ、選択メッキ、制御されたインピーダンス配線などの高度な製造技術が使用されています。プロトタイプが製造されると、さまざまな環境条件下で電気的性能、機械的柔軟性、信頼性を評価するために、厳格なテストと検証プロセスが実行されます。プロトタイピング段階からのフィードバックは設計の最適化と改善に役立ち、最終的には大量生産に対応できる堅牢で信頼性の高い 2 層フレキシブル PCB 設計が実現します。

2 層フレキシブル PCB – FPC 設計および試作プロセス

結論

要約すると、2 層フレックス PCB は、比類のない柔軟性、信頼性、パフォーマンスを提供する、最新のエレクトロニクス設計のための最先端のソリューションを表しています。その幅広い用途、先進的な材料、正確な仕様、プロトタイピングプロセスにより、エレクトロニクス産業において不可欠なコンポーネントとなっています。テクノロジーが進化し続けるにつれて、2 層フレキシブル PCB は間違いなく、今日の接続された世界のニーズを満たす革新的な電子製品を実現する上で重要な役割を果たすでしょう。自動車、家庭用電化製品、医療機器、航空宇宙のいずれにおいても、2 層フレキシブル PCB の設計とプロトタイピングは、エレクトロニクス革新の次の波を推進するために重要です。