解析事例
フレキシブル基板の伝送特性解析
Ansys HFSS 3D LayoutのRigid-Flexワークフローを用いたフレキ曲げ解析
解析概要
Ansys HFSS 3D LayoutのRigid-FlexワークフローとAnsys Circuitを活用することで、フレキシブル基板・ケーブルの曲げ状態による特性インピーダンス、通過特性・反射特性といった各種伝送特性への影響や信号品質を試作前に評価します。
使用ソフトウェア
Ansys HFSS 3D Layout
Ansys Circuit
こんな方におすすめ
- フレキシブル基板、フレキシブルケーブルを設計されている。
- 設計段階で曲げ状態による伝送特性、放射特性への影響を知りたい。
- フレキシブル基板、フレキシブルケーブルの解析を効率化したい。
背景/課題
近年、タブレット、スマートフォン、ウェアラブル機器などの普及拡大に伴い、液晶ディスプレイと各種基板の接続をはじめ、フレキシブル基板の需要がますます高まっています。
こうした機器では、高画質化・高性能化を背景に信号伝送の高速化が進んでおり、より厳しい信号品質の確保が求められています。
一方、フレキシブル基板では、曲げ状態に応じて配線間の結合が変化し、寄生容量や自己インダクタンスが変動することで、通過特性、反射特性、特性インピーダンスが変化します。
そのため、安定した信号品質を実現するには、曲げの影響を考慮した配線設計が極めて重要です。
解析手法
Rigid-Flex ワークフロー
Ansys HFSS 3D LayoutのRigid-Flexワークフローを活用すれば、専用ワークフロー上で曲げ位置、曲げ半径、角度を簡単に設定できます。
また、曲げの有無も容易に切り替えられるため、解析準備の工数を削減し、より迅速で効率的な設計検討が可能となります。
図. Rigid-Flex Editor 曲げ状態の設定
図. 曲げ状態の切り替え
解析の仕様
解析モデル
フレキシブル基板における差動伝送線路の曲げ無し、曲げ角度90°、曲げ角度180°での信号品質を確認します。
図. 曲げ無し
図. 曲げ角度90°
図. 曲げ角度180°
解析条件
図. 差動線路の両端にポートを設定
図. PCIe5.0 32Gbpsの信号を入力して過渡波形を解析
解析結果
解析結果
図. 曲げ状態による透過特性(S21)比較
図. 曲げ状態による反射特性(S11)比較
図. 曲げ状態による特性インピーダンス(TDR波形)比較
図. 曲げ状態によるアイパターン(過渡波形)比較
本解析の効果
このように、事前に曲げ状態による影響を確認することで、フレキシブル基板やケーブルの曲げ状態を考慮した配線設計が可能となり、設計品質の向上と手戻りの削減につながります。
