高価で複雑な個別配線ケーブルは、設計の信頼性を低下させ、設計コストと全体の設計サイズを増大させる可能性があります。幸いなことに、フレキシブルおよびリジッドフレックスPCBという代替手段があります。フレキシブルPCBは、PCBが持つ再現性と信頼性という利点に加え、設計におけるインターコネクション要件に対して、コスト効率が高く便利なソリューションを提供します。個別配線が本質的に導体の配向がばらばらであるのに対し、フレキシブルPCBはすべての導体を互いに対して固定された特定の配向に保持します。この構成の一貫性により、フレキシブルPCBの配線を正確にモデリングでき、より予測可能な設計が可能になります。さらに、フレキシブルPCBには金メッキフィンガーコンタクトを含めることができ、フレキシブルPCBのエッジをコネクタのオス側として機能させることができるほか、高密度設計にも対応できます。このように、フレキシブルPCBは、従来の個別配線によるインターコネクションソリューションの大部分を置き換えることができる一方で、高いモジュール性を備えた設計を可能にします。
効率的に設計用のインターコネクトソリューションを実現できるだけでなく、フレキシブルPCBは部品を実装することもでき、ソリューション全体の基盤とすることもできます。従来のPCBの代わりにフレキシブルPCBを使用することで、従来のPCBでは収めることができない筐体にも収まる、より小型で従来にとらわれないPCB設計が可能になります。部品をリジッドPCBに実装する代わりにフレキシブルなソリューション上に実装すれば、輪郭形状を持つ筐体にも追従させることができます。さらに、フレキシブルPCBの一部には補強用の基材を用いて剛性を持たせることで、信頼性を高めることができます。最後に、フレキシブルPCBは、単位面積当たりの重量が従来のPCBと比べて大幅に軽いため、可能な限り軽量なソリューションを実現できます。フレキシブルPCBソリューションを基盤とする代表的な用途の例としては、ウェアラブル機器、デジタルカメラ、医療機器、その他の小型民生電子機器などがあります。
フレキシブルPCBまた、振動に対して本質的に強いという利点も備えています。その固有の耐振動性により、自動車用機器でよく使用されており、機械部品を含む電子機器にも適しています。そのため、プリンター、ハードディスク、キーボードなどで広く使用されています。
フレックスリジッドPCBは、従来のPCBとフレキシブルソリューションの両方の長所を兼ね備えています。フレックスリジッド設計では、2つの基板間のインターコネクションがあらかじめ組み込まれています。フレックスリジッドソリューションを使用することで、設計者は単一の組立工程で三次元的なソリューションを実現することができます。従来のPCBと個別のコネクションではなくフレックスリジッドPCBを使用することで、最終製品の組立時間を短縮でき、結果としてより高い信頼性を持つ製品につながります。近年におけるフレックスリジッドソリューションの利用拡大は、フレックスリジッドソリューションがもたらす有用性の証しと言えます。
こちらは、PCBCart によって製造されたフレックスリジッド PCB のサンプルが 2 点あります。
フレキシブルまたはリジッドフレックスソリューションの設計プロセスは、従来のプリント基板（PCB）の設計と非常によく似ていますが、基板のフレキシブル部分については機械的特性に特別な注意を払う必要があるという注意点が加わります。フレキシブル設計の二次元レイアウトが作成されたら、3Dモデリングソフトウェアを使用してフレキシブル設計のモックアップを作成するか、紙でデザインのモックアップを作成することをお勧めします。この方法を用いることで、その設計がフレキシブル基材の機械的仕様に適合しているかどうかを検証できます。これに加えて、設計ではフレキシブルPCBが許容するよりも小さい曲げ半径を必要としないようにする必要があります。特定の設計における最小曲げ半径を決定するには、IPC-2223を参照できます。
その他の設計上のヒントとしては、柔軟性をより高めるために、フレキシブル基板では層ごとに配線パターンをずらすことを検討してください。導体は、信頼性と柔軟性を高めるため、常に曲げ半径に対して直交する方向に配線する必要があります。終端部は、補強板を用いて剛性を持たせるべきです。シールドは、ソリッドプレーンではなく、クロスハッチパターンを用いて行う必要があります。スルーホールは、曲げ部から離して配置するようにしてください。
製造に向けて設計を送る前に、フレキシブル基板は設計段階で曲げられることを考慮し、生産用パネル上でできるだけ高い実装密度が得られるように基板を設計してください。もし特定の寸法を達成するために曲げを利用できるのであれば、その曲げは初期設計ではなく、実装時に行うようにします。最後に、フレキシブル PCB に補強板（ステフナ）を使用することは、フレックスリジッド構造を採用するよりもコスト効率の高い解決策となる場合があります。設計で必要な層数が少ない場合は、基板の重要な部分に補強板を追加したフレキシブル PCB を使用する方が、コスト面で有利な場合があります。設計で非常に多くの層数が必要になる場合にのみ、フレックスリジッド構造の採用を検討すべきです。
最後に、フレキシブル基板への実装は、リジッド基板への実装と非常によく似ています。フレキシブル基板の実装を行う際は、次のポイントを考慮してください。
・フレキシブル基板に部品を実装する前に、吸収された水分を除去するため、1時間ベーキングしてください。
・フレキシブル基板をデバイスへのはんだ付け中に寸法安定性を確保するため、硬い面に固定してください。
・フレキシブル基板に手はんだでデバイスを実装する際は、フレキシブル基板の一部が過熱しないよう、ピン密度の高いデバイスのはんだ付け箇所を飛び飛びに作業してください。
