Flexible PCB
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Die Leiterplatte ist ein unverzichtbares Bauteil in der Elektronikindustrie. Die Kategorie der flexiblen Leiterplatten umfasst eine Vielzahl von Typen. Basierend auf der Struktur der flexiblen Leiterplatte kann sie in einschichtige, doppelseitige und mehrschichtige Varianten eingeteilt werden, abhängig von der Anzahl der Leiterschichten.
Fastlink bietet eine umfassende Palette an Leiterplattendiensten, darunter die Herstellung flexibler, starrflexibler und starrer Leiterplatten. Dies stellt sicher, dass wir gut gerüstet sind, um verschiedene Projektanforderungen zu erfüllen. Wir verwenden erstklassige Materialien und Geräte mit modernster Technologie, um die höchste Leistung und Zuverlässigkeit unserer Leiterplatten sicherzustellen.
Das Hauptsubstrat einer flexiblen Leiterplatte besteht normalerweise aus Polyimid (PI) oder Polyester. Polyimid ist wie Kapton aufgrund seiner hervorragenden thermischen Stabilität, chemischen Beständigkeit und Flexibilität beliebt. Dieses Basismaterial verleiht der Leiterplatte mechanische Flexibilität und ermöglicht es, sie zu biegen.
In dieser Schicht, die normalerweise aus Kupfer besteht, werden die elektrischen Verbindungen hergestellt. Je nach Design und Komplexität kann eine flexible Leiterplatte eine einzelne oder mehrere leitfähige Schichten aufweisen. Das Kupfer kann entweder gerollt oder galvanisch abgeschieden sein. Die Dicke der Kupferschicht variiert je nach den Anforderungen an die Stromführung.
Es handelt sich um eine Schutzschicht, die über die leitfähigen Schaltkreise aufgetragen wird. Die Deckschicht bietet Isolierung und Schutz vor mechanischen Beschädigungen, Verunreinigungen und Feuchtigkeit. Sie besteht normalerweise aus dem gleichen Material wie die Basis (z. B. Polyimid), verfügt jedoch über eine Klebeschicht, um sie am Kupfer zu befestigen. In der Deckschicht sind Öffnungen (Fenster) angebracht, um Pads für das Löten von Komponenten freizulegen.
In Bereichen, in denen zusätzliche Steifigkeit erforderlich ist, werden Versteifungen hinzugefügt. Beispielsweise benötigen Bereiche, in denen Steckverbinder angebracht oder Komponenten montiert werden, möglicherweise zusätzliche Unterstützung. Übliche Materialien für Versteifungen sind Polyimid, FR4 oder Metall.
Diese werden verwendet, um die Schichten der flexiblen Leiterplatte miteinander zu verbinden. Die Wahl des Klebstoffs hängt häufig von den Temperaturanforderungen der Anwendung ab. Duroplastische Klebstoffe werden häufig für Hochtemperaturanwendungen verwendet, während thermoplastische Klebstoffe für niedrigere Temperaturanforderungen verwendet werden können.
Wenn die flexible Leiterplatte mehrschichtig ist, können Durchkontaktierungen verwendet werden, um die Schichten miteinander zu verbinden. Die Durchkontaktierungen können mit Kupfer beschichtet werden, um Leitfähigkeit zu gewährleisten.
Je nach Design verfügen flexible Leiterplatten möglicherweise über spezielle Anschlussbereiche wie ZIF-Kontakte (Zero Insertion Force) oder sind für die Verbindung mit starren Leiterplatten über Steckverbinder ausgelegt.
Um die Lötbarkeit und den Schutz der freiliegenden Kupferpads sicherzustellen, können verschiedene Oberflächenbehandlungen angewendet werden. Gängige Oberflächenbehandlungen sind Immersion Gold (ENIG), Immersion Zinn, Immersion Silber und OSP (Organic Solderability Preservative).
Wie der Name schon sagt, sind Flex-PCBs von Natur aus flexibel. Dies ermöglicht kreative Designlösungen, die komplizierte geometrische Konfigurationen ermöglichen, sowie Biegen, Falten oder Umwickeln um Kurven, ohne die Integrität der Schaltung zu beeinträchtigen.
Flexible Leiterplatten können deutlich dünner sein als ihre starren Gegenstücke. Dies führt zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung, die in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der tragbaren Technologie von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus können Geräte durch ihre Fähigkeit, gefaltet oder gebogen zu werden, kompakter sein.
Ihre Fähigkeit, sich zu biegen und zu beugen, kann zu weniger mechanischer Belastung bei normalem Gebrauch oder Vibrationen führen, was wiederum zu einem längeren Lebenszyklus führen kann. Darüber hinaus kann die reduzierte Anzahl von Verbindungen weniger Lötstellen und Anschlüsse bedeuten, die potenzielle Fehlerquellen darstellen.
Mit weniger Komponenten, wie z. B. Anschlüssen, und der Möglichkeit, Form und Funktion zu integrieren, kann der Montageprozess vereinfacht werden, was die Gesamtherstellungskosten senkt.
Die Dünnheit von flexiblen Leiterplatten ermöglicht eine bessere Wärmeableitung im Vergleich zu starren Leiterplatten. Dies kann bei Hochleistungsanwendungen, bei denen die Wärmeleistung eine Rolle spielt, von entscheidender Bedeutung sein.
Aufgrund ihrer Flexibilität können mehr Komponenten auf kleinerem Raum untergebracht werden, was zu einer höheren Funktionalität pro Flächeneinheit führt.
Flexible Leiterplatten, insbesondere wenn sie aus Materialien wie Polyimid hergestellt sind, können hohen Temperaturen standhalten und sind resistent gegenüber verschiedenen Chemikalien. Dies macht sie ideal für anspruchsvolle Anwendungen wie die Automobil- oder Luftfahrtindustrie, wo sie Kraftstoffen, Lösungsmitteln oder extremen Temperaturen ausgesetzt sein können.
Flexible Leiterplatten können nahtlos mit starren Leiterplatten integriert werden, was zu starr-flexiblen Designs führt. Dies kombiniert das Beste aus beiden Welten – die Vielseitigkeit flexibler Leiterplatten und die Stabilität starrer Leiterplatten.
Obwohl die Anschaffungskosten von Flex-Leiterplatten höher sein können als die von starren Leiterplatten, können die potenziellen Einsparungen durch geringere Montagekosten, weniger Komponenten, verbesserte Zuverlässigkeit und einen geringeren Austauschbedarf sie auf lange Sicht kostengünstiger machen.
Flexible Materialien können Dielektrizitätskonstanten aufweisen, die für bestimmte Hochfrequenzanwendungen von Vorteil sein können. Darüber hinaus können die kürzeren Verbindungen zu geringerem Signalverlust und weniger Übersprechen führen.
Einige Anwendungen erfordern die kontinuierliche Bewegung der Leiterplatte (wie in Scharnierbereichen von Klapphandys oder in einigen medizinischen Geräten). Flex-Leiterplatten sind aufgrund ihrer Fähigkeit, sich wiederholt ohne Fehler zu bewegen, ideal für solche Anwendungen.
1. Design und Zusammensetzung
● Flexible Leiterplatten, oft Flex-Schaltkreise genannt, werden aus Materialien wie Polyimid (PI) oder Polyester (PET) hergestellt, sodass sie sich ohne Beschädigung biegen und verdrehen lassen. Aufgrund ihrer dünnen und leichten Beschaffenheit sind sie ideal für enge Räume.
● Rigid-Flex-Leiterplatten vereinen die Eigenschaften von starren und flexiblen Schaltkreisen und integrieren flexible Schaltkreise mit starren Abschnitten, was ihnen einen deutlichen Designvorteil verschafft.
2. Flexibilität und Anwendungen
● Das wichtigste Merkmal flexibler Leiterplatten ist ihre Anpassungsfähigkeit, die den Einsatz in Produkten ermöglicht, die Bewegung erfordern, wie z. B. tragbare Geräte und medizinische Instrumente.
● Rigid-Flex-Leiterplatten sind sowohl robust als auch anpassungsfähig und finden ihren Platz in komplexen elektronischen Systemen wie Luft- und Raumfahrtgeräten und Robotern.
3. Zuverlässigkeit
● Flexible Leiterplatten sind besonders widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen und Vibrationen, was sie für raue Umgebungen geeignet macht.
● Rigid-Flex-Leiterplatten verstärken diese Zuverlässigkeit, indem sie die Notwendigkeit von Steckverbindern oder Lötverbindungen zwischen den Abschnitten beseitigen und so eine bessere Signalqualität und weniger Ausfallpunkte gewährleisten.
4. Kostenauswirkungen
● Der spezielle Produktionsprozess flexibler Leiterplatten kann ihre Kosten gegenüber starren Leiterplatten erhöhen, aber die Vorteile, die sie bieten, können die anfänglichen Kosten ausgleichen.
● Rigid-Flex-Leiterplatten sind zwar teurer als standardmäßige starre Leiterplatten, gleichen dies jedoch durch schnellere Montage, höhere Zuverlässigkeit und deutliche Platzeinsparungen aus.
5. Branchennutzung
● Flexible Leiterplatten werden häufig in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Luft- und Raumfahrt, Automobil, Gesundheitswesen und Industrie eingesetzt.
● Rigid-Flex-Leiterplatten sind vorherrschend in Bereichen, in denen eine Mischung aus Robustheit und Flexibilität erforderlich ist, wie z. B. Verteidigungssysteme, medizinische Geräte und Industriemaschinen.
Das Hauptmaterial für flexible Leiterplatten ist normalerweise Polyimid (PI), das für seine Flexibilität, Hitzebeständigkeit und chemische Stabilität bekannt ist. Eine weitere Option könnte Polyester (PET) sein, obwohl es aufgrund seiner geringeren Hitzebeständigkeit im Allgemeinen für weniger anspruchsvolle Anwendungen verwendet wird.
Wie bei jeder Leiterplatte beginnt der Prozess mit einem Schaltungsdesign. CAD-Software (Computer-Aided Design) wird zum Entwerfen des Layouts verwendet, das später zur Herstellung eines fotografischen Films verwendet wird, der beim Ätzen als Maske dient.
Das Polyimidsubstrat wird vorbereitet und dann je nach Design ein- oder beidseitig mit einer Kupferschicht beschichtet. Das Kupfer kann entweder aufgewalzt oder galvanisch abgeschieden werden.
Mit dem zuvor erstellten fotografischen Film wird das Schaltungsdesign auf die Kupferschicht des vorbereiteten Substrats übertragen. Dies wird normalerweise durch Auftragen einer Schicht Fotolack erreicht, der gegenüber ultraviolettem Licht empfindlich ist. Der Film wird dann über das Substrat gelegt und mit UV-Licht bestrahlt. Wo Licht eindringt, härtet der Fotolack aus.
Nach dem Ätzen wird eine Schutzschicht, normalerweise eine weitere Schicht aus Polyimid, die als Deckschicht bezeichnet wird, auf die Leiterplatte laminiert, um die Kupferspuren zu isolieren und zu schützen. Die Deckschicht weist Öffnungen für Komponentenverbindungen auf.
Nach der Bildgebung wird die Platte einer chemischen Lösung ausgesetzt, die ungeschütztes Kupfer wegätzt, sodass nur die Kupferspuren des gewünschten Schaltungsdesigns übrig bleiben.
Bei mehrschichtigen flexiblen Leiterplatten werden Löcher gebohrt, um Durchkontaktierungen herzustellen. Diese Durchkontaktierungen werden dann mit Kupfer beschichtet, um Verbindungen zwischen verschiedenen Schichten herzustellen. Die Beschichtung wird häufig durch Galvanisierung erreicht.
Eine dünne Metallschicht (häufig Gold oder Zinn-Blei) wird auf die Pads plattiert, um die Lötbarkeit zu verbessern.
Die einzelnen Leiterplatten werden dann aus der größeren Produktionsplatte geschnitten oder „profiliert“. Dies kann mit Methoden wie Laserschneiden, mechanischem Fräsen oder Stanzen erfolgen.
Um die Lötbarkeit weiter zu gewährleisten und das Kupfer vor Oxidation zu schützen, wird eine Oberflächenveredelung aufgetragen. Gängige Veredelungen sind Immersion Gold (ENIG), Immersion Tin oder OSP (Organic Solderability Preservative).
Anschließend werden die Komponenten auf die Flex-Leiterplatte gelötet. Aufgrund der Empfindlichkeit des Materials muss bei der Montage darauf geachtet werden, dass keine Schäden entstehen. Zum Löten der Komponenten können Spezialgeräte wie Heißstablötmaschinen verwendet werden.
Jede Flex-Leiterplatte wird einer elektrischen Prüfung unterzogen, um ihre Funktionalität sicherzustellen und auf Kurzschlüsse, Unterbrechungen oder falsche Verbindungen zu prüfen.
Es ist wichtig zu beachten, dass der genaue Prozess je nach Ausrüstung des Herstellers, Designspezifikationen und beabsichtigter Anwendung der Flex-Leiterplatte variieren kann. Der Herstellungsprozess erfordert Präzision und Sorgfalt, insbesondere angesichts der empfindlichen und flexiblen Beschaffenheit der verwendeten Materialien.
● Design for Manufacturability (DFM)-Prüfungen: Vor der Produktion werden Designdateien geprüft, um sicherzustellen, dass sie die Herstellungskriterien erfüllen.
● Stapelauswahl: Bestimmen Sie die Anzahl der Schichten, Materialarten und Dicken für die flexible Schaltung.
● Layoutdesign: Platzieren Sie Komponenten, Spuren, Durchkontaktierungen und andere Funktionen auf der Platine. Verwenden Sie spezielle Designregeln für flexible Leiterplatten wie Biegeradien, um Schäden während der Verwendung zu vermeiden.
● Für flexible Schaltungen werden aufgrund ihrer Flexibilität, Hitzebeständigkeit und elektrischen Eigenschaften hauptsächlich Polyimidfolien wie Kapton als Substrat verwendet.
● Auf diese Folien werden Kupferschichten geklebt, die geätzt werden, um das gewünschte Schaltungsmuster zu erstellen.
● Fotoabbildung: Tragen Sie ein Fotolackmaterial auf die Kupferoberfläche auf, setzen Sie es durch eine Maske (die das Schaltungsmuster darstellt) UV-Licht aus und entwickeln Sie es dann, um das gewünschte Muster freizulegen.
● Ätzen: Entfernen Sie das freiliegende, unerwünschte Kupfer mithilfe eines chemischen Prozesses.
● Abziehen: Entfernen Sie den verbleibenden Fotolack, sodass die gewünschten Kupferschaltkreise erhalten bleiben.
Mit mechanischen oder Lasermethoden werden Löcher für Vias und Durchgangslöcher von Komponenten erzeugt.
Galvanisieren Sie die gebohrten Löcher, um sie leitfähig zu machen, normalerweise mit Kupfer, um verschiedene Schichten zu verbinden.
● Auftragen von Lötpaste: Tragen Sie Lötpaste auf die Bereiche auf, in denen Komponenten platziert werden. Dies geschieht normalerweise mithilfe einer Schablone.
● Pick and Place der Komponenten: Mithilfe spezieller Maschinen werden Komponenten von ihren Bändern oder Schalen aufgenommen und an den entsprechenden Positionen auf der flexiblen Leiterplatte platziert.
Die Platine wird durch einen Reflow-Ofen geführt, in dem die Lötpaste schmilzt und eine feste Verbindung zwischen den Komponentenanschlüssen und den Leiterplattenpads herstellt.
● Automatische optische Inspektion (AOI): Maschinen scannen die Platine auf Defekte wie fehlende Komponenten, Kurzschlüsse oder Lötbrücken.
● Röntgeninspektion: Wird insbesondere für BGAs und andere Komponenten mit versteckten Verbindungen verwendet. Dadurch wird sichergestellt, dass sich darunter keine Lötfehler befinden.
● In-Circuit-Test (ICT): Überprüft auf Kurzschlüsse, Unterbrechungen, Widerstand, Kapazität und andere grundlegende Größen.
● Funktionstest (FCT): Testet die Funktionalität der Platine, um sicherzustellen, dass sie gemäß den Designspezifikationen funktioniert.
● Schneiden und Routing: Die flexible Schaltung wird aus der Platte in einzelne Einheiten geschnitten.
● Endmontage: Je nach Anwendung kann dies das Anbringen von Steckverbindern, die Integration in Gehäuse oder das Hinzufügen von Versteifungen zur Erhöhung der Steifigkeit in bestimmten Bereichen beinhalten.
● Deckschichten: Zum Schutz der Schaltkreise wird eine Schutzfolie, normalerweise Polyimid, hinzugefügt. Diese ist auf einer Seite oft mit Klebstoff versehen, um an der Flexschaltung zu haften.
● Oberflächenveredelung: Techniken wie ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) können verwendet werden, um freiliegende Kupferpads vor Oxidation zu schützen.
| Feature | Parameters |
|---|---|
| Material | PI, FPC, FCCL (35μm Cu + 25μm PI + 35μm Cu) Dupont |
| Structure | Flexible&Flex&Soft |
| Layer Count | 1-6 Layers |
| FPC Thickness | 0.002″ – 0.1″ (0.05-2.5mm) Including Stiffener Thickness |
| Coverlay | Single or Double Sided Yellow |
| Silkscreen | Single or Double Sided White |
| Surface Treatment | ENIGH or Immersion Gold |
| Finished Copper Weight | 1/3oz – 2oz |
| Min NC Drilling Dia | 0.2mm |
| Stiffener | PI, FR4, AL, 0.06mm steel stiffener |
| Minimum Trace/space | 3Mil/3Mill |
| Delivery Time | 1-2Weeks |
Als führender Hersteller von flexiblen Leiterplatten vom Prototyp bis zur Massenproduktion verfügen wir über zuverlässige Technologie für die Herstellung flexibler und starr-flexibler Leiterplatten. Unser Wettbewerbsvorteil liegt in unserer Fähigkeit, Leiterplatten mit kleineren Leiterbahnabständen und Mikro-Vias zu liefern. Durch eine Partnerschaft mit uns als Ihrem Lieferanten für flexible Leiterplatten haben Sie Zugriff auf unsere hochwertigen Design- und Engineering-Dienstleistungen für flexible Leiterplatten. Unser erfahrenes Team unterstützt Sie bei der Ermittlung der am besten geeigneten Technologien für die spezifische Anwendung Ihres Projekts.
Unsere Zertifizierungen
Wir sind ordnungsgemäß mit den folgenden Akkreditierungen zertifiziert:
● IATF 16949:2016 ● ISO 9001:2015 ● ISO14001:2015 ● ISO13485:2016 ● UL
Darüber hinaus entsprechen alle unsere Produkte den IPC- und ROHS-Standards. Wir sind ständig bestrebt, Leiterplattenprodukte in Premiumqualität herzustellen.
