Bitte beachten Sie beim Entwurf Ihrer Flex- oder Starrflex-Leiterplatte folgende Design Regeln.
Für Designer von flexiblen Leiterplatten empfehlen wir Richtlinie IPC-2223 / Design Richtlinie für flexible Leiterplatten. Diese ist auf der Website des FED (Fachverband Elektronik-Design e.V.) erhältlich. Zu finden unter Normen / Dokumente im FED-Shop.
Generelle Design-Hinweise für Flex-Leiterplatten
Beschränken Sie bestenfalls die Anzahl der Flex-Lagen auf 1 oder 2, für maximale mechanische Flexibilität und Kostenersparnis.
Achten Sie auf einen symmetrischen Aufbau der Leiterplatte.
Die Flex-Lagen setzen sich innerhalb des starren Teils als Innenlagen fort und können zur Entflechtung verwendet werden.
Unterscheiden Sie zwischen dynamischer (regelmäßiger) und stabiler Biegung (Bend-to-Install) des Flexteils.
Der minimale Biegeradius liegt meist zwischen 1mm und 5mm. Die dynamische Biegebeanspruchung kann nur mit ein- und zweilagigen flexiblen Leiterplatten zuverlässig gewährleistet werden.
Dynamische Biegung
Semi-Dynamisch
Stabile Biegung
Biegungen
Dynamische Biegung
Regelmäßig
Semi-Dynamisch
max. 20x
Stabile Biegung
„Bend-to-Install“
Lagen
Dynamische Biegung
1-2 Lagen empfohlen
Semi-Dynamisch
1-4 Lagen empfohlen
Stabile Biegung
1-10 Lagen möglich
Abdeckung*
Dynamische Biegung
PI Coverlay
Semi-Dynamisch
PI Coverlay oder Lötstopp
Stabile Biegung
PI Coverlay oder Lötstopp
Min. Biegeradius
Dynamische Biegung
100-150 x h Flexteil
Semi-Dynamisch
> 20x h Flexteil
Stabile Biegung
10 - 20 x h Flexteil
Kupfertyp**
Dynamische Biegung
RA-Kupfer
Semi-Dynamisch
ED- oder RA-Kupfer
Stabile Biegung
ED- oder RA-Kupfer
h = Höhe
* Flexibler Lötstopp kann nach ca. 5-15x Biegen brechen oder sich Ablösen
** RA = Walzkupfer, für dynamische Flexanwendungen geeignet; ED = Elektrolytisch abgeschiedenes Kupfer, wegen geringerer Bruchdehnung nur für stabile und semi-dynamische Anwendungen geeignet
Möglicher Aufbau von Flex-Leiterplatten
Layoutrichtlinien
Leiterbahnbreiten und -abstände im Flexbereich so groß wie möglich wählen
Die Übergänge von breiten zu schmalen Leiterbahnen bestenfalls kontinuierlich verjüngen
Ab 2 Flexlagen, versetzte Anordnung der Leiterbahnen auf Vorder- und Rückseite
Lötflächen und Restringe so groß wie möglich wählen
Leiterbahnanbindungen an Lötaugen tropfenförmig und abgerundet ausführen
Mittels Stiffener (partielle mechanische Verstärkungen z.B. im Steck- oder Bestückungsbereich) können Enddicken von 0.2mm – 3.4mm realisiert werden
Flex
< 4 Lagen
4-6 Lagen
7-8 Lagen
min. Abstand Kupfer - Außenkontur
< 4 Lagen
200µm
4-6 Lagen
200µm
7-8 Lagen
200µm
min. Abstand Via - Kupfer
< 4 Lagen
150µm
4-6 Lagen
200µm
7-8 Lagen
300µm
Starrflex
Bereich
mindestens
Bereich
Länge Flexbereich
mindestens
4mm
Bereich
Abstand DK (Via) <> Flexbereich
mindestens
1.5mm
Bereich
Abstand NDK <> Flexbereich
mindestens
0.5mm
Abdeckung von Flex-Leiterplatten
Je nach Anwendung empfiehlt sich als Abdeckung der flexiblen Leiterplatte Lötstopp oder Polyimid (PI) Coverlay. Bestenfalls werden immer die maximal möglichen Werte für Brücken und Freistellung verwendet.
PI Coverlay
Lötstopp
Min. Brücke
PI Coverlay
350µm
Lötstopp
100µm
Min. Freistellung
PI Coverlay
200µm
Lötstopp
50µm
Farbe
PI Coverlay
Amber
Lötstopp
Grün
Anwendung
PI Coverlay
Dynamisch, Stabil
Lötstopp
Semi-Dynamisch, Stabil
PI Coverlay
Lötstopp
Coverlay ist für QFP-Bauteile nicht empfohlen, es sei denn diese werden vollständig freigestellt!
Pads und Vias auf flexiblen Leiterplatten
Generell ist die Kupferhaftung bei flexiblen Leiterplatten schlechter als bei Leiterplatten mit FR4 Material. Es empfiehlt sich deshalb die Pads / Restringe so groß wie möglich zu gestalten. Zur Verbesserung der Haftung können Anker und Teardrops verwendet werden.
Um die Stabilität von Vias auf flexiblen Leiterplatten zu erhöhen, können Sie folgende Maßnahmen umsetzen:
Geben Sie Restringen die maximale Größe
Binden Sie Vias mittels Teardrops an
Verwenden Sie Anker, um die Folienhaftung zu erhöhen
Platzieren Sie keine Vias im Biegebereich
Berechnung des Biegeradius
Der minimale Biegeradius r ergibt sich aus dem Ratio der gewünschten Anwendung (Stabil/Dynamisch) sowie h, der Gesamthöhe des Flexteils.
Biegeradius nach IPC-2223
Stabil
Dynamisch
1L
Stabil
10:1
Dynamisch
100:1
2L
Stabil
10:1
Dynamisch
150:1
ML
Stabil
20:1
Dynamisch
nicht empfohlen*
*Die dynamische Biegebeanspruchung kann nur mit ein- und zweilagigen flexiblen Leiterplatten zuverlässig gewährleistet werden.
Der Biegebereich sollte parallele, gleichbreite Leiterbahnen mit gleichem Isolationswiderstand haben, die senkrecht zur Biegelinie verlaufen.
Teilen Sie breite Leiterbahnen im Biegebereich in schmalere Leiterbahnen auf.
Füllen Sie freie Flächen im Biegebereich mit Blindleitern.
Achten Sie auf einen senkrechten Verlauf der Leiterbahnen zur Biegelinie. Vermeiden Sie Lötaugen und Durchkontaktierungen im Biegebereich.
Der Biegebereich kann je nach Anwendung optimiert werden.
Dynamische Biegung: spontane und öftere Biegung Optimierung für dynamische Biegung:
Bohrungen oder Schlitze
Kupferkanten an der Biegestelle
Kupferversteifung als Biegehilfe
Stabile Biegung: einmalige Biegung z.B. durch Biegewerkzeug Optimierung für stabile Biegung:
Bohrungen oder Schlitze
Konturverjüngung
Stabilisierung durch viel Kupfer
Ab 2 Flexlagen achten Sie bitte auf eine versetzte Anordnung der Leiterbahnen auf Vorder- und Rückseite des Flexteils.
Verwenden Sie Rundungen anstelle von Winkeln im Leiterbahnverlauf.
Massefläche
Durchgehende Masseflächen in Leiterplatten sollten aufgrund der Kupfer-Balance immer gerastert werden. Dies gilt ebenso für Flexible Leiterplatten. Gerade im flexiblen Biegebereich müssen Masseflächen gerastert werden, da sie sonst brechen.
Auf den Flex- und Starrflex Leiterplatten kann von Multi-CB partiell doppelseitiges Hochtemperatur-Klebeband von 3M aufgebracht werden. Dies ermöglicht bei der Endmontage ein einfaches Befestigen. Bitte verwenden Sie für die gewünschte(n) Positione(n) einen extra Layer in Ihren Daten.
Flexible Leiterplatten mit 3M Klebeband können problemlos in den bleifreien Lötprozess (Peak Temperatur 260°C, 20 sec.) eingebracht werden. Die Schutzabdeckung bleibt weitestgehend unbeschädigt und lässt sich leicht entfernen. Das geringe Ausgasen des Klebstoffs vermindert die Kontaminierung elektronischer Bauteile.
Verarbeitungsrichtlinien für Flexible Leiterplatten
Wegen der hohen Feuchtigkeitsaufnahme von Polyimid sind Flexible Leiterplatten vor dem Bestückungs- und Lötprozess zu trocknen (ca. 4h bei 120°C) und innerhalb von 8h zu verarbeiten!
Die von starren Leiterplatten bekannten Lötparameter können üblicherweise verwendet werden.
Achtung: Keine Garantie! Bitte klären Sie die finalen Parameter immer mit Ihrem Bestücker!
