記事を全部見るエレファンテック技術ブログ新企画、東工大の学生が初めてフレキシブル基板を使って、実際に電子工作する試行錯誤のレポートです。失敗を繰り返し、本人たちは落ち込んでいることも多いのですが、読者のみなさん目線からすると、逆にものすごく参考になるのではないでしょうか。こんにちは、平野です。フレキシブル基板にチャレンジ!電卓編5本目の記事です。第2回・第3回で基板設計を行いましたが、その際あまりにコネクタに関して無知すぎたため、様々な修正が必要になりました...。そのため、今回は基板設計の補足として、コネクタに関するやらかしやその他についてまとみていきます。これから初めてフレキシブル基板を設計する方はぜひ参考にしていただければと思います。基板設計編のやり残しさて、皆さんの記憶にも新しい(はずの)、当企画第2回・後編の記事で、基板データが完成しました。実はkicadで設計するべきものはほかにも残っていたのです。それは、コネクタ用のケーブルです。コネクタ用のケーブルとは?ここまで記事を読み進めてこられた皆様は、おそらくこう思われたことでしょう。「なんでこいつは基板とコネクタ用のケーブルを同時に設計しなかったんだ?」と。正論です......!ですがしかし、これには非常に深いわけがあるのです!当初、コネクタのケーブルと聞いて、普段リジッド基板しか使ってこなかった私はまずこちらのようなケーブルを思い浮かべました。秋月電子通商)しかし私は、基板のデータを仕上げて発注に回した後、衝撃の事実に気が付いてしまいました。TOTOKU)さて、このなにやらペラペラのケーブル、おそらくあまり馴染みのない方もいらっしゃると思いますので、ここでいったんケーブルについて紹介しておきたいと思います。ケーブルについて先ほどのような薄いケーブルには、主に2種類が存在します。FPC)まずはみなさんご存知、フレキシブル基板です。これは単純に、写真のようなケーブルをフレキシブル基板の製法と同様に作ったものです。フレキの特徴については今更過ぎますしここでは特に紹介はしないことにします。FFC)次にFFCの紹介です。こちら、機能はFPCと大した違いはありませんが、実は製法が異なります。FFCはもとよりケーブルとして用いるために作られるものですので、その製法は「薄っぺらい導体を絶縁体で覆う」という、至極単純なものなのです。そのため、こちらの製品はFPCに比べ、安く製造することができるという特徴があります。なにやらペラペラなケーブルの詳細を知ったところで、次に一般的なケーブルと比較した際の長所や短所を紹介します。・一般的なケーブルに比べ薄く、場所を取らない・高密度な配線が可能FPC/FFCの特徴、十分におわかりいただけたでしょうか。薄いというのは魅力的な要素ですが、当然短所も発生してきますので、使用する際は注意して設計を行いましょう(自戒を込めて)。ケーブルを設計しようFPC/FFCについて知見を得たところで、ここからは実際にケーブルの設計を行っていくわけですが、今回私たちが設計するのはFPCのほうです。単純なケーブルから設計します。4極と5極のケーブルを設計してみました。設計をするにあたり一つ問題が発生しました。FPCを用いて接続する先に、リジッドの部品があったのです。LCD、これはFPCを下のようなリジッド基板に接続する必要があります。秋月電子通商)そこで、今回は下のようなケーブルを設計し、パッドの大きいほうにワイヤーをはんだ付けをすることにしました。ところで、実はこの方法、かなり頭の悪い方法です。今回はFFC/FPC接続コネクタを用いるため上記のような方法をとりましたが、実は基板対電線のコネクタもしっかり存在しているので、本来であればそちらを用いることが望ましいと思われます。いった別の種類のコネクタについては、後ほど[コネクタの選定について]の項で紹介することにして、次に進みたいと思います。補強板を設計しよう前項でFPCケーブルを設計しましたが、実はあれだけでは用いることができません。コネクタ回りでFPCを用いるには、「補強板」というものが必要になります。補強板とは?まず、FPC/FFC用のコネクタを横から見た時の断面図が下の図になります。△ストッパー部が回転しますこのコネクタに製造したケーブルをそのまま挿入すると、下の図のように、ケーブルとコネクタの間に隙間があいてしまい、固定をすることができません。ここで登場するのが、補強板です。このような小さい板をコネクタの先に取り付けることで、先ほどの図で生じていた隙間を解消することができます。補強板を取り付けた個所は丈夫になるので、抜き差しの際の基板への負荷を抑えることにも繋がるのです。(説明の図は高橋君が作ってくれました。前項では、補強板に必要性について解説を行いました。補強板が必要と言われてもどうやって用意すればよいかわからないと思いますので、ここで補強板の製造方法について説明していきたいと思います。いっても、実は補強板の製造はとても簡単です。エレファンテックさんが、基板の製造時に補強板の製造も受け付けてくれる(有料)のです!というわけで、補強板が必要な時は基板のデータと同様に補強板のデータも用意して発注を行いましょう。データの形式は、基板と同様のガーバー形式や、CADなどで出力できるdxf形式などに対応しているようです。設計しよう先ほど設計したケーブルのサイズに合わせて、それっぽく設計してくっつけて発注してみました。(それっぽくとか言っているから設計失敗するんじゃないだろうか...???)使えるものが出来上がるといいですね!コネクタのフットプリントのミス前の項は基板の設計忘れに関するものでしたが、ここからはすでに設計が済んだ部分のミスについてです。ミスが本当に多いですね......。それではまずこちらのフットプリントをご覧ください。第2回で設計していた当時から僕はずっとこう思っていました。「表面実装用のコネクタすぐはがれそうだよなぁ...」と。そんなことを考えていたところ、基板を発注した後に注文していたコネクタが届きました。私は届いたコネクタを喜び勇んで眺めまわしていましたが、するとどうでしょう!ちゃんと固定用のパッドがありました!!!はい。ありました、というかまず無いわけがないです。