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Flex- und Starrflex Leiterplatten

Bitte beachten Sie beim Entwurf Ihrer Flex- oder Starrflex-Leiterplatte die Design Regeln auf dieser Seite.

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.

h = Höhe
 Dynamische BiegungSemi-DynamischStabile Biegung
BiegungenRegelmäßigmax. 20x„Bend-to-Install“
Lagen1-2 Lagen empfohlen1-4 Lagen empfohlen1-10 Lagen möglich
Abdeckung*PI CoverlayPI Coverlay oder LötstoppPI Coverlay oder Lötstopp
Min. Biegeradius100-150 x h Flexteil> 20x h Flexteil10 - 20 x h Flexteil
Kupfertyp**RA-KupferED- oder RA-KupferED- oder RA-Kupfer

* 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
  • Masseflächen aufrastern (wie auch bei starren Leiterplatten empfohlen)
  • 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 Lagen4-6 Lagen7-8 Lagen
min. Abstand Kupfer - Außenkontur200µm200µm200µm
min. Abstand Via - Kupfer150µm200µm300µm

Starrflex

Bereichmindestens
Länge Flexbereich4mm
Abstand DK (Via) <> Flexbereich1.5mm
Abstand NDK <> Flexbereich0.5mm

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.

Coverlay ist für QFP-Bauteile nicht empfohlen, es sei denn diese werden vollständig freigestellt!
PI CoverlayLötstopp
Min. Brücke350µm100µm
Min. Freistellung200µm50µm
FarbeAmberGrün
AnwendungDynamisch, StabilSemi-Dynamisch, Stabil
Flex-Leiterplatte Abdeckung CoverlayFlex-Leiterplatte Abdeckung Lötstopp

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

 StabilDynamisch
1L10:1100:1
2L10:1150:1
ML20:1nicht empfohlen*

*Die dynamische Biegebeanspruchung kann nur mit ein- und zweilagigen flexiblen Leiterplatten zuverlässig gewährleistet werden.

Biegeradius Beispiele

Beispiele für den minimalen Biegeradius von flexiblen Leiterplatten mit angenommener Dicke (s. Flexible Leiterplatten Lagenaufbau).

1 Lage z.B. 90µm DickeStabilSemi-DynamischDynamisch
min. ratio (r/h)10:120:1100:1
min. Biegeradius0.9mm1.8mm9mm
2 Lagen z.B. 190µm DickeStabilSemi-DynamischDynamisch
min. ratio (r/h)10:120:1150:1
min. Biegeradius1.9mm3.8mm29mm
4 Lagen z.B. 290µm DickeStabilSemi-DynamischDynamisch
min. ratio (r/h)20:150:1nicht empfohlen
min. Biegeradius5.8mm15mmnicht empfohlen

Gestaltung von Biegebereichen

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.

Ihr Layoutprogramm stellt normalerweise eine Funktion zum Rastern von Masseflächen zur Verfügung, hier finden Sie ein Beispiel zum Massefläche-Rastern im Programm EAGLE.

Befestigung

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.

Technische Eigenschaften

Das angegebene Klebeband kann je nach Lagerbestand / Weltmarktsituation durch ein technisch gleichwertiges Produkt ersetzt werden.
Produkt3M 9077 - Doppelseitiges Hochtemperatur-Klebeband
Kleber0,05mm doppelt beschichteter Hochtemperatur-Acrylatklebstoff
Schutzabdeckung0,09mm Papier, hitzebeständig
Farbetransparent
Temperaturbeständigkeit (kurzzeitig, ≤ 20 sec.)Kleber: 260°C Schutzabdeckung: 260°C
Temperaturbeständigkeit (langfristig)Kleber: 150°C Schutzabdeckung: n/a
Datenblatt3M 9077 Datenblatt

Beispiel - Stiffener

Sie können Ihre Flexiblen Leiterplatten mit einem Stiffener (Verstärkung) versehen lassen. Verfügbar sind Dicken von 0,075mm - 3,20mm.

Beliebt sind z.B. die Dicken 0,30mm und 0,20mm für ZIF-Steckverbinder.

Polyimid-Stiffener: 0,025mm - 0,225mm

FR4-Stiffener: 0,075mm - 3,20mm

Im Flex Leiterplatten-Kalkulator wird die Enddicke (inkl. Stiffener) angegeben.

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!