Semi-Flex-Leiterplatten
Mit einfachen Flächen-Tiefenfräsungen können Standardleiterplatten für flexible Installationen präpariert werden. Die sogenannten Semi-Flex-Leiterplatten bieten hier eine kostenoptimierte Lösung, sparen unnütze Verbindungselemente und erhöhen so zusätzlich die Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Platzersparnis.
Die Scheu ist oft hoch, wenn es darum geht, von einer Standardleiterplatte mit Kabelanschlüssen auf eine starr-flexible Platine umzusteigen. Die Vorteile sind enorm, jedoch sind auch die Kosten sowie die zu berücksichtigenden Layoutanforderungen im Vergleich zu Standardleiterplatten beträchtlich. Oft ist dieser extreme Sprung vom Standard auf Hoch-Technologie jedoch gar nicht nötig. Viele Leiterplatten benötigen keine dynamische Biegbarkeit, sondern müssen lediglich beim Einbau der Gehäuseform angepasst werden. Hier kommt die Semi-Flex-Leiterplatte als echte kostengünstige Alternative ins Spiel.
Die Herstellung einer semi-flexiblen Leiterplatte verläuft exakt so wie die normaler Standardleiterplatten. Diese sind als einlagige, zweilagige oder als mehrlagige Multilayer herstellbar. Mit Ausnahme der Verwendung von speziellem Flex-Lack sind die Materialien identisch. Zum Ende des Herstellungsprozesses werden lediglich ganze Flächen mittels Tiefenfräsungen ausgedünnt. Das übrig bleibende Restmaterial trägt nur die verbliebenen Leiterbahnen und ist jetzt biegbar.
Um Transport und Verarbeitung von Semi-Flex-Platinen optimal zu gestalten, empfiehlt sich stets die Fertigung in einem Fräsnutzen. Nach der Bestückung lassen sich die Platinen hier bequem vereinzeln und dann installieren.
Bei Design und Installation von Semi-Flex-Leiterplatten sind einige Dinge zu beachten.
1. Die Platine darf nur mit dem Kupfer zur Außenseite gebogen werden.
2. Offen liegende Kupferstrukturen, Pads, Restringe oder Kupferhülsen sollten mindestens 1mm von der Biegekante entfernt sein (Objektabstand), in Sonderfällen kann mit 0,8mm gefertigt werden. Der Übergangsbereich starr zu semi-flexibel sollte mit stumpfen Winkeln oder Radien >5mm erfolgen. Leiterbahnabstände zur Kontur im semi-flexiblen Bereich mindestens 0,30mm.
3. Der maximale Biegeradius ist abhängig von der Länge des semi-flexiblen Bereichs.
4. Derzeit sind semi-flexible Leiterplatten bis 14 Lagen möglich, wobei es nur eine semi-flexible Außenlage je Biegebereich geben darf.
5. Tipps zum Biegen sind zum einen, die Leiterplatte mit einem Fön zu erwärmen. Des Weiteren sollte nicht frei gebogen werden, sondern über ein definiertes Objekt, so dass die Biegung gleichmäßig erfolgt.
| Eigenschaft | Werte, Erläuterung |
|---|---|
| Materialart | FR4, Tg 130°C, sowie ausgewählte Hoch-Tg-Materialien bis 170°C |
| Restmaterial | 150µm bis 250µm |
| maximale Biegung | 180°, je nach Länge des heruntergefrästen Bereiches |
| Kupferdicken | 35µm |
| maximale Lagenzahl | im starren Bereich bis 10 Lagen, im Semi-Flex-Bereich eine Lage (außen) |
| Lötstopplack | Flexlack, grün (für Biegebelastung) |
| Biegebelastung | Flex-to-Install, nicht für dynamische Biegebeanspruchung |
| Drucke | partieller Bestückungsdruck oder andere Lötstoppfarbe möglich, jedoch nicht auf Biegebereich empfohlen |
| Tiefenfräsverfahren | digital gesteuerte Z-Achsenfräsung, kameragesteuert, Toleranz +/-20µm |
Die Vorteile semi-flexibler Leiterplatten gegenüber Standardleiterplatten mit Steckverbindern und Starr-Flex-Leiterplatten:
- Die Platinen sind günstiger, da es sich um ein manipuliertes Standardprodukt handelt und weder externe Verbindungselemente, noch aufwändige Starr-Flex-Leiterplatten erforderlich sind.
- Die Platinen sind ausfallsicherer, da Schwachstellen wie Steckverbinder vermieden werden.
- Die Platinen sind einfacher zu installieren, da das Biegen ein einfacher Arbeitsschritt ist und keinerlei zusätzliche Komponenten erfordert.
