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Nicht geschichtete starr-flexible Leiterplatte

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Mit mehr als einem Jahrzehnt Erfahrung im Bereich Leiterplatten-Prototypen und -Herstellung sind wir bestrebt, die Bedürfnisse unserer Kunden aus verschiedenen Branchen in Bezug auf Qualität, Lieferung, Kosteneffizienz und alle anderen anspruchsvollen Anforderungen zu erfüllen. 

Als einer der erfahrensten Leiterplattenhersteller der Welt sind wir stolz darauf, Ihr bester Geschäftspartner und guter Freund in allen Aspekten Ihrer Leiterplattenanforderungen zu sein.
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ÜBERBLICK

Artikel Starr-Flex-Leiterplatte
Maximale Ebene 36L
Min. Spur/Abstand der inneren Ebene 3/3mil
Min. Spur/Abstand der äußeren Ebene 3,5/4mil
Innenschicht Max Kupfer 6 Unzen
Out Layer Max Kupfer 3 Unzen
Min. mechanisches Bohren 0,15 mm
Min. Laserbohren 0,1 mm
Seitenverhältnis (Mechanisches Bohren) 12:1
Seitenverhältnis (Laserbohren) 1:1
Toleranz der Presspassbohrung ±0,05 mm
PTH-Toleranz ±0,075 mm
NPTH-Toleranz ±0,15 mm
Senktoleranz ±0,15 mm
Plattenstärke 0,4–3 mm
Plattendickentoleranz (<1,0 mm) ±0,1 mm
Plattendickentoleranz (≥1,0 mm) ±10%
Impedanztoleranz Single-Ended: ±5 Ω (≤ 50 Ω), ± 10% (> 50 Ω)
Differenzial: ±5 Ω (≤ 50 Ω), ± 10% (> 50 Ω)
Min. Boardgröße 10*10mm
Maximale Boardgröße 22,5 * 30 Zoll
Konturtoleranz ±0,1 mm
Min. BGA 7 Mio
Min. SMT 7*10mil
Oberflächenbehandlung ENIG, Goldfinger, Immersionssilber, Immersionszinn, HASL(LF), OSP, ENEPIG, Flash Gold; Hartvergoldung
Lötmaske Grün, Schwarz, Blau, Rot, Mattgrün
Mindestabstand zur Lötmaske 1,5 Mio
Min. Lötstopplack-Staudamm 3 Mio
Legende Weiß, Schwarz, Rot, Gelb
Min. Breite/Höhe der Legende 4/23mil
Breite der Dehnungsverrundung 1,5 ± 0,5 mm
Bogen und Drehung 0.05%
Inhaltsverzeichnis
Primärer Artikel (H2)

Mit Steifigkeit und Flexibilität in einem bietet die nicht geschichtete Starrflex-Leiterplatte das Beste aus beiden Welten. Sie erhalten eine robuste Schaltung, die sich biegen lässt und in verschiedenen Branchen unterschiedliche Rollen spielt. Dieser Artikel wirft mehr Licht auf nicht geschichtete Starrflex-Leiterplatten, ihre Merkmale, Vorteile, Anwendungen und Einschränkungen.  

Was ist eine nicht geschichtete Starrflex-Leiterplatte?

Es handelt sich um eine Leiterplatte, bei der eine Leiterschicht zwischen zwei Polyimidschichten eingebettet ist. Dies bedeutet, dass die Leiterbahnen direkt auf eine einzelne Schicht aus flexiblem Isoliermaterial geätzt werden. Die Kupferschicht in einer nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatte erzeugt ein Schaltungsmuster, für das sie ausgelegt ist.

Hauptmerkmale der nicht geschichteten starr-flexiblen Leiterplatte

Zu den Unterscheidungsmerkmalen der Starrflex-Leiterplatten ohne Schichten gehören die folgenden drei. 

  • Abschirmung: Dies ist eine weit verbreitete Methode zur Begrenzung elektrostatischer Störungen. 
  • Kontrolliert Impedanz: Angesichts der Notwendigkeit, Leiterplatten mit höheren Geschwindigkeitsanforderungen zu entwickeln, ist es gut, dass Interferenzleiterbahnen konstruiert werden. Diese tragen dazu bei, den elektrischen Widerstand zu senken. Es ist auch hilfreich beim Übergang zwischen Verbindungen und dem Gleis. 
  • Panelisierung: Viele Schaltkreise werden nach der Herstellung unterbrochen. Diese Schaltkreise können an den Kanten abgeschnitten werden, bleiben aber über kleine Laschen mit der Platte verbunden. Deshalb bleiben sie bei der Baugruppenmontage unbewegt, und zwar unabhängig von der verwendeten Methode: Wellenlöten oder Pick-and-Place-Tabs. 

Vorteile von nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatten

Diese Art von Leiterplatte bietet viele Vorteile gegenüber anderen Leiterplatten. 

Spart sowohl Platz als auch Zeit

Für nicht geschichtete Starrflex-Leiterplatten sind keine Kabelbaugruppen oder Steckverbinder erforderlich. Dies macht es kosteneffizient und lässt viel Leerraum auf der Schaltung übrig. Da es außerdem nur wenige Teile gibt, sind ungeschichtete Starrflex-Leiterplatten leicht und kompakt.  

Schnelle Montage

Da nur eine Montagelinie benötigt wird, ist die Herstellung der nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatte einfach. Der Zusammenbau ist schnell und einfach, da weniger Komponenten kombiniert werden müssen. Dies ist ein wesentlicher Vorteil im Vergleich zu starren Leiterplatten. Letzteres erfordert einen deutlich höheren Zeitaufwand bei der Montage und Produktion.  

Höhere Zuverlässigkeit

Nicht geschichtete Starrflex-Leiterplatten weisen eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit auf, sogar besser als Kabelkonfektionen und Steckverbinder. Während Steckverbinder Probleme verursachen können, kommt es bei nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatten seltener zu schlechten Verbindungen und damit zu Ausfällen. Diese Eigenschaften machen sie auch unter extremen Betriebsbedingungen äußerst zuverlässig. 

Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen

Viele Branchen benötigen Teile, die Stöße und Vibrationen standhalten, um effektiv arbeiten zu können. Hier eignen sich nicht geschichtete Starrflex-Leiterplatten gut. Das flexible Teil hält diesen Stößen problemlos stand, ohne dass die Verbindungen durch Erschütterungen brechen. Dadurch sind sie für den Einsatz in Anwendungen geeignet, bei denen Stöße und Vibrationen unvermeidlich sind. 

Einfach zu testen

Tests sind ein wichtiges Verfahren, das dabei hilft, die Wirksamkeit und Effizienz der Leiterplatte zu bestätigen. Das Beste an nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatten ist, dass das Testen ohne Verbindungen und Baugruppen einfacher und schneller ist.

Einschränkungen von nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatten

Geringe Strombelastbarkeit

Da nicht geschichtete Starrflex-Leiterplatten aus einer einzigen Schicht bestehen, kann sie nur eine begrenzte Menge Strom transportieren, was sie für einige Anwendungen zu einer eingeschränkten Option macht. 

Anfällig für Beschädigungen

Auf dem flexiblen Untergrund gibt es einige freiliegende Spuren. Dies macht diese Art von Leiterplatte anfälliger für Schäden durch äußere Einflüsse, beispielsweise durch die Umgebung. 

Einschränkungen beim Routing

Die einzelne Leiterbahnschicht ist nicht in der Lage, komplexe Schaltkreise aufzunehmen, was sie auch von der geschichteten Starrflex-Leiterplatte unterscheidet. 

Wie baut man eine Rigid-Flex-Leiterplatte zusammen?

Bevor Sie fortfahren, ist es wichtig, sich über die verschiedenen Materialien zu informieren, die in einer nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatte verwendet werden. 

Zu verwendende Materialien

  • Abdeckung/Substrat: Polyimidfolie, flüssige, fotoabbildbare Deckschicht, Epoxidglas oder Polyimidglas  
  • Leiter: Kupfer
  • Klebstoff: Polyimid-Prepreg, Acryl, Epoxidharz, flammhemmendes Acryl, Epoxid-Prepreg.
  • Versteifung: Epoxidglas, Polyimid, Polyimidglas, Kupfer und Aluminium

Gehen wir nun die wichtigsten Schritte durch:

Bereiten Sie die Materialien vor

Reinigen Sie die Kupferfolienlaminate zunächst mit Chemikalien und schneiden Sie sie dann in geeignete Größen. Schneiden Sie außerdem Overlay, Polyimid, Versteifungen und Prepreg ab. 

Erstellen Sie den inneren Kern des Flexteils

Beginnen Sie mit einem internen Flexboard und der Herstellung seines inneren Kerns. Decken Sie eine nicht geschichtete Starrflex-Leiterplatte mit einer einzigen flexiblen Schicht mit dünner Kupferfolie ab. Bei zwei oder mehr Lagen werden mehrere Kupferspulen verwendet.  

Erstellen Sie die inneren Kernkreise für den flexiblen Teil

Beim Erstellen dieser Leiterplatte ist darauf zu achten, dass noch einige Kupferspuren auf der Folie vorhanden sind, während der Rest entfernt wird. Decken Sie die Kupferfolie anschließend mit einem speziellen Material ab, das unter UV-Strahlung aushärtet. Legen Sie anschließend eine Folie auf die Oberseite, um die gewünschten Verbindungen zu zeichnen. 

Wenn UV-Licht darauf fällt, schützt das ausgehärtete Material die Kupferleiterbahnen. Das restliche Material wird mit einer chemischen Lösung gereinigt. Das dem Sonnenlicht ausgesetzte Kupfer wird in eine Natriumhydroxidlösung getaucht. Dadurch bleiben die Kupferleiterbahnen zurück. 

Bohrlöcher

Bohren Sie mit einem Laserstrahl Löcher in die Platine. Dies sollte vor dem Laminieren der Deckschicht erfolgen, um den flexiblen Schaltkreis fertigzustellen.

Machen Sie die starre Schicht

Wenn die starr-flexible Leiterplatte über durchkontaktierte Löcher verfügt, kommt eine Laminierungstechnik zum Einsatz, bei der abwechselnd Kupferfolien- und Prepreg-Schichten verwendet werden. Anschließend erfolgt die Erstellung von Schaltkreisen und Bohrlöchern. Auch hier wird ein Laser verwendet, um festzustellen, ob die Leiterplatte HDI-Merkmale aufweist. Wenn Sie mit dem Laminieren der alternativen flexiblen Schichten fertig sind, erstellen Sie schließlich Schaltkreise auf dem starren Teil.  

Schneiden Sie zusätzliches Prepreg ab

Entfernen Sie das überschüssige Prepreg-Material direkt außerhalb des Flexbereichs mit einem Laser.

Testen Sie, um dies zu überprüfen

Beenden Sie den Vorgang mit einem Oberflächenfinish, einer Lötmaske und einem Siebdruck. Führen Sie dies durch, bevor Sie den V-Schnitt und die Löcher reinigen. Danach werden zwei Haupttests durchgeführt – Nail-in-Bed- und Flying-Probe-Tests, um die Funktionsfähigkeit der Leiterplatte zu bestätigen. 

Abgesehen davon erfordern einige Branchen andere Tests, beispielsweise Vier-Terminal-Sensortests für den Militär-, Medizin- und Automobilsektor. 

Anwendungen von nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatten

Da diese Leiterplatten zuverlässiger sind, haben sie in mehreren Branchen Anwendung gefunden. Hier sind einige davon.

Luft- und Raumfahrt und Verteidigung

Diese haben ein geringeres Gewicht und sind zudem resistent gegen raue äußere Umgebungen. Dadurch eignen sie sich für den Einsatz in militärischen Geräten wie Radargeräten, Satelliten und auch in der Avionik. 

Automobilindustrie

Die dynamischen Fähigkeiten nicht geschichteter Starrflex-Leiterplatten und die Platzeffizienz eignen sich perfekt für Autos, die eine höhere Funktionalität mit weniger elektrischen Teilen benötigen. Dies ist möglicherweise der Grund, warum sie häufig bei der Herstellung fortschrittlicher Automobilsensoren, Steuerungssysteme und Displays eingesetzt werden.

Unterhaltungselektronik

Wie bereits erwähnt, sind sie klein und flexibel. Deshalb werden sie zur Herstellung tragbarer Geräte, Smartwatches, Smartphones und VR/AR-Headsets verwendet.

Industrielle Automatisierung

Der starre Teil hält Stößen stand und der flexible Teil macht die Leiterplatte biegbar. Diese Gründe reichen aus, um sie für industrielle Sensoren und Robotik geeignet zu machen. 

Medizinische Geräte

Aufgrund ihrer Miniaturisierungs- und Integrationsfähigkeit werden sie in implantierbaren medizinischen Geräten, chirurgischen Instrumenten und Diagnosewerkzeugen eingesetzt.

So vermeiden Sie Fehler bei nicht geschichteten starr-flexiblen Leiterplatten

Es ist nicht einfach, eine Starrflex-Leiterplatte zu konstruieren. Man könnte sagen, dass die einzelne Schicht die einfachste von allen ist, erfordert jedoch eine sorgfältige Liebe zum Detail, um die endgültige Anwendung nicht aus den Augen zu verlieren.  

Beim Aufbau einer nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatte müssen sich die Hersteller nicht nur mit den elektrischen Teilen befassen. Der mechanische Aspekt ist ebenso wichtig wie der elektrische. Wenn es ignoriert wird, kann es sie teuer zu stehen kommen.

Folgendes kann man tun, um die Herausforderung zu meistern:

Machen Sie keine Löcher in den Teilen, die sich biegen.

Die Vias und Pads sollten niemals auf den Biegestellen platziert werden. Dadurch wird in der Nähe der Biegelinie eine mechanische Belastung ausgeübt, die leider zu strukturellen Veränderungen in den durchkontaktierten Löchern führen kann. 

Was zu tun ist: Vias und Pads an sicheren Orten platzieren. Der beste Ort ist dort, wo sie sich in keiner Phase ihres Betriebs verbiegen. Im Idealfall wird dies niemals empfohlen. Verwenden Sie daher aus Sicherheitsgründen Anker. Dadurch werden auch die plattierten Löcher stabil. Sie können versuchen, das plattierte Loch mit einer Träne an der Leiterbahn zu befestigen. Auch größere Pads oder Vias sind eine gute Idee. 

Führen Sie die Verlegung über den Biegeabschnitt sorgfältig durch.

Alle Spuren auf der Biegelinie sollten in einer geraden Linie und in gleichen Abständen verlaufen. Um Fehler zu vermeiden, fügen Sie Dummy-Spuren hinzu. Dies trägt dazu bei, die mechanische Stabilität zu erhöhen und Spuren vor Beschädigungen wie Bruch zu schützen. 

Vermeiden Sie außerdem die Bildung von Ecken mit Spuren genau dort, wo sich der Biegeabschnitt befindet. Auch wenn die Spuren in eine andere Richtung verlaufen müssen, entscheiden Sie sich für geschwungene Wege statt scharfer Ecken. 

Implementieren Sie eine Grundebene mit Kreuzschraffurmuster.

Füllen Sie die Grundplatte nicht mit massivem Kupfer, da der Bereich dadurch zu steif und weniger flexibel wird. Dies wird auch einen enormen Druck auf die Region ausüben. Eine sichere Sache wäre es, eine Massefläche mit einem kreuz und quer verlaufenden Muster auf dem flexiblen Teil der Leiterplatte auszuprobieren.

Oder um dieses Problem zu bekämpfen, verwenden Sie eine PCB-Designsoftware. Ein gut gebautes Werkzeug stellt sicher, dass Sie alle Richtlinien des nicht geschichteten Starrflex-PCB-Designs einhalten. Oder verwenden Sie CAD. Dies hilft dabei, Zonen und Verbindungen entsprechend zu erstellen, sodass sowohl starre als auch flexible Schaltkreise einfach entworfen werden können.

Die Zukunft der nichtschichtigen Starr-Flex-Technologie

Obwohl die PCB-Technologie im letzten Jahrzehnt große Fortschritte gemacht hat, können Sie nicht damit rechnen, dass sie langsamer wird. Mit der Einführung neuer und besserer Technologien können Sie von Zeit zu Zeit mit einigen Überraschungen rechnen. Einige davon umfassen Folgendes: 

Weitere Anwendungen: Es wird erwartet, dass die Flexibilität und Zuverlässigkeit nicht geschichteter Starrflex-Leiterplatten ihren Einsatz in mehr Branchen ermöglichen wird. Einige davon umfassen Wearables und IoT. 

Reduzierung der Herstellungskosten: Die Verbesserungen in den Fertigungstechniken werden weitergehen. Das bedeutet, dass wir davon ausgehen können, dass die Produktionskosten sinken und es erschwinglicher wird. 

Entwicklung anspruchsvoller Werkzeuge: Der technologische Fortschritt schreitet voran. Zukünftige CAD-Tools mit neuen und verbesserten Updates werden den Designprozess einfacher und schneller machen. Da die Prototypenerstellung schnell erfolgen wird, können Sie damit rechnen, dass der gesamte Vorgang schneller abgeschlossen wird.  

3D-Integration: In den kommenden Jahren könnten flexible Schaltkreise gekrümmte 3D-Formen enthalten. Dies könnte dazu beitragen, interessante Formen in Konsumgütern zu entwickeln, die durch die additive Fertigung angemessen gesteuert werden können. 

Bessere Materialien: Die Zuverlässigkeit nicht geschichteter Starrflex-Leiterplatten wird durch neue Materialien gesteigert, die die Leiterplatte hitzebeständiger und auch stabiler machen. 

Wenn Sie alle oben genannten Punkte kombinieren, können Sie sich die Zukunft vorstellen: Dynamik, höhere Leistung und mehr Anwendungen. 

Abschiedsgedanken

Alles in allem bieten nicht geschichtete Starrflex-Leiterplatten mehrere Vorteile und haben daher in verschiedenen Branchen ihren Platz gefunden. Obwohl sie nicht so häufig verwendet werden wie geschichtete Starrflex-Leiterplatten, gelten sie dennoch als sehr wertvoll und nützlich. Wenn Sie mehr über die nicht geschichteten Starrflex-Leiterplatten erfahren möchten, wenden Sie sich an unser Team.

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