Starr-Flexible Leiterplatten
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Einleitung
Unter starr-flexiblen Leiterplatten versteht man Hybridsysteme, welche die Eigenschaften von starren und flexiblen Schaltungsträgern in einem Produkt vereinen. Ob in der Medizintechnik, Sensortechnik, Mechatronik oder in der instrumentellen Analytik – die Elektronik packt immer mehr Intelligenz in immer kleinere Räume, wobei die Packungsdichte auf immer neue Rekordmarken steigt. Mit Hilfe von flexiblen und starr-flexiblen Leiterplatten eröffnen sich Elektronikern und Konstrukteuren gleichermaßen völlig neue Horizonte.
Einige Vorteile dieser Anwendung sind:
* Gewichts- und Volumenreduktion
* Definierte Eigenschaften der auf der Leiterplatte befindlichen Leitungssysteme (Impedanzen und Widerstände)
* Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen durch Polungs- und Kontaktiersicherheit sowie Einsparung von
Steck- und Leitungskomponenten
* Dynamische und mechanische Belastbarkeit
* 3-dimensionale Designfreiheit
Layoutrichtlinien
Aus den oben genannten Unterschieden ist für das Layout und den Einsatz von flexiblen Leiterplatten Folgendes abzuleiten:
* Der Biegeradius beträgt ca. 6 x Flexmaterialdicke bei einseitigen Flexlagen bzw. ca. 12 x Flexmaterialdicke bei doppelseitigen Flexlagen
* Leiterbahnbreiten und -abstände im Flexbereich so groß wie möglich wählen
* Der Biegebereich sollte parallele, gleichbreite Leiterbahnen mit gleichem Isolationswiderstand haben, die senkrecht zur Biegelinie verlaufen
* Die Übergänge von breiten zu schmalen Leiterzügen sollten nicht scharf, sondern kontinuierlich verjüngt gestaltet werden
* Der Übergang von breiten zu schmalen Leiterzügen im 90°-Winkel sollte über möglichst große Radien realisiert werden
* Wenn möglich, große, aufgerasterte Cu-Flächen im Layout vorsehen
* Die Leiterbahnen auf doppelseitigen flexiblen Teilen sollten symmetrisch versetzt sein
* Lötflächen so groß wie möglich wählen, Lötaugendurchmesser mindestens zweimal größer als den Lochdurchmesser wählen
* Leiterbahnanbindungen an Lötaugen tropfenförmig und abgerundet ausführen
* Nicht-fotostrukturierte Deckfolienöffnungen umlaufend ca. 1mm größer dimensionieren
* Grundsätzlich fließende (runde) Fräsübergänge vorsehen
* An den Sollbiegestellen für flexible Ausleger zusätzliche Kupferbahnen als Einreißschutz vorsehen
* Partielle mechanische Verstärkungen in Steck- oder Bestückungsbereichen können mit Folie (Stärke: 100µm-150µm) oder FR4 (Stärke beliebig) realisiert werden
Verarbeitungshinweise:
Starr-flexible Leiterplatten können prinzipiell ohne Einschränkungen mit den bekannten Parametern für starre Leiterplatten gelötet werden.
Da Polyimidfolien jedoch sehr hygroskopisch sind, ist ein Tempern vor dem eigentlichen Lötprozess unabdingbar. Wird dies nicht durchgeführt, kann es zu Delaminationen, Blasenbildung oder Hülsenabrissen beim Lötprozess kommen.
Wir empfehlen eine Temperdauer von ca. 4h bei 120°C und eine unmittelbare Weiterverarbeitung (<8h) nach dem Trocknen.
Bei der Konstruktion von Starr-Flexiblen Leiterplatten ist eine große Vielfalt bzgl. des Aufbaus und der verwendeten Materialien möglich.
