„Mit Rigid-Flex-PCB ist die Zukunft der Elektronik sowohl flexibel als auch robust.“ Wir alle sind mehr oder weniger mit PCB vertraut. Sie wissen, es steht für Printed Circuit Board (gedruckte Leiterplatte). Unsere Welt entwickelt sich jeden Tag weiter. Die Menschen verlangen nach praktischeren elektronischen Geräten. Diese hohe Nachfrage führt zu unterschiedlichen PCB-Typen: starre, flexible und Rigid-Flex-PCB.
Rigid-Flex-Leiterplatten haben sowohl feste als auch flexible Teile. Das bedeutet, dass Sie beide Funktionen gleichzeitig nutzen können. Daher eröffnet diese Leiterplatte enorme Möglichkeiten, einzigartige elektronische Geräte herzustellen. In diesem Artikel werden die Grundlagen dieser Leiterplatte beleuchtet. Wir werden uns hauptsächlich darauf konzentrieren, wie eine Rigid-Flex-Leiterplatte hergestellt wird. Um die Diskussion einfach zu gestalten, werden wir den Prozess Schritt für Schritt durchgehen.
Was ist eine Rigid-Flex-Leiterplatte?
Eine starr-flexible Leiterplatte ist eine Art Leiterplatte. Wie der Name schon sagt, vereint sie die Eigenschaften von starren und flexiblen Leiterplatten. Sie können sie also biegen und gleichzeitig den starren Teil beibehalten. Aufgrund dieser doppelten Eigenschaften wird die starr-flexible Leiterplatte in vielen Anwendungen bevorzugt.
Der Aufbau von starr-flexiblen Leiterplatten ist genauso typisch wie der von starren und flexiblen Leiterplatten. Der flexible Teil hat eine Polyamidbasis, während der starre Teil FR4-Platinen hat. Bei der Leiterplattenherstellung werden diese Schichten mittels PTH (Plated Through Hole) verbunden.
Rigid-Flex-Leiterplatten werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Sie sind in Unterhaltungselektronik, medizinischen Geräten, Automobilsystemen und vielem mehr zu finden. Typische Produkte sind Smartphones, Tablets, Laptops, Autonavigation und Steuerungssysteme.
Warum sind Rigid-Flex-Leiterplatten in der Elektronikindustrie so beliebt?
Es gibt mehrere Gründe, warum starr-flexible Leiterplatten in der Elektronikindustrie so beliebt sind. Wie Sie wissen, gibt es sowohl starre als auch flexible Leiterplattenfunktionen. Durch die Kombination all dieser Funktionen können Sie die folgenden Vorteile nutzen.
#1 Platzsparend
Das Beste an einer starr-flexiblen Leiterplatte ist, dass sie platzsparend ist. Sie bieten normalerweise eine dreidimensionale Konfiguration. Sie können sie falten oder biegen, ganz wie Sie möchten. Sie können diese Leiterplatten auch unabhängig auf Ihrem Gerät installieren, um die Größe zu reduzieren. Darüber hinaus wird Ihr Gerät leichter und kompakter.
#2 Designflexibilität
Rigid-Flex-Leiterplatten bieten bemerkenswerte Designflexibilität. Sie können sie so formen, dass sie zu jeder komplexen Geometrie passen. Am wichtigsten ist jedoch, dass diese Leiterplatten eine dynamische Biegung ermöglichen. Wie Sie wissen, ist dies bei beweglichen Teilen sehr wichtig. Mit einer Rigid-Flex-Leiterplatte können Sie diese beweglichen Teile also effizienter gestalten.
#3 Zuverlässige Verbindung
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die zuverlässige Verbindung zwischen den Komponenten. Wenn Sie starr-flexible Leiterplatten verwenden, benötigen Sie weder Steckverbinder noch Kabel. Der zusätzliche Verbindungsaufwand entfällt. So erhalten Sie eine zuverlässige Verbindung.
#4 Einfache Montage
Rigid-Flex-Leiterplatten vereinfachen den Montageprozess. Sie benötigen weniger Komponenten und Verbindungen und ermöglichen so eine schnelle Montage. Da die Rigid-Flex-Platine einfach zu installieren ist, besteht fast keine Möglichkeit, dass Fehler gemacht werden.
#5 Verbesserte Leistung
Eine starr-flexible Leiterplatte kann Hochfrequenzsignale mit weniger Störungen verarbeiten. Durch ihr integriertes Design wird der Bedarf an Steckverbindern reduziert. Darüber hinaus ermöglichen diese Leiterplatten auch die Herstellung einfacher Baugruppen. All diese Vorteile bedeuten einen geringeren elektrischen Widerstand und eine bessere Gesamtleistung.
#6 Lange Lebensdauer
Eine starrflexible Leiterplatte kann die Probleme mit Kontakt und extremer Hitze beheben, die durch Kabel und Anschlüsse verursacht werden. Infolgedessen verbessern diese Eigenschaften die Gerätezuverlässigkeit erheblich. Insgesamt halten starrflexible Leiterplatten lange. Ihre robuste Form ermöglicht es ihnen, sich immer wieder zu biegen und zu beugen. Sie müssen bei der Herstellung von Leiterplatten sicherstellen, dass Design und Materialien richtig ausgewählt sind.
Herstellungsprozess für starr-flexible Leiterplatten: Ein detaillierter Schritt-für-Schritt-Prozess
Die Herstellung von Starrflex-Leiterplatten umfasst mehrere Schritte. Da sie starre und flexible Eigenschaften vereint, sind auch die einzelnen Fertigungsschritte detailliert beschrieben. UETPCB garantiert stets höchste Qualität bei der Leiterplattenfertigung. Daher entsprechen die Starrflex-Leiterplatten von UETPCB internationalen Standards.
Schritt 1: Rigid-Flex-PCB-Design und -Simulation
Der erste Schritt ist die Entwicklung der starr-flexiblen Platine. Altium und Cadence werden in der Praxis häufig für die Entwicklung von Leiterplatten verwendet. Beim Entwurf von Schichtstapeln sind die Übergänge von starr zu flexibel und die Platzierung der Komponenten am wichtigsten. Nach dem Entwurf simulieren wir auch das gesamte Produkt. Wir prüfen die Signalqualität, die erzeugte Wärme und die mechanischen Belastungen.
Schritt 2: Vorbereitung des Basismaterials für die flexible Leiterplatte
Die Qualität einer Flex-Leiterplatte hängt stark vom Grundmaterial ab, das aus einer dünnen und flexiblen Polymerschicht besteht. Als Grundmaterial für Flex-Leiterplatten wird häufig Polyamid verwendet, aber auch PET ist möglich.
Das Grundmaterial wird zunächst gereinigt und für die Herstellung flexibler Leiterplatten vorbereitet. Anschließend wird die Kupferfolie mit Klebstoffen auf die Oberfläche geklebt.
Schritt 3: Mustergenerierung für flexible Leiterplatten
Wie der Name schon sagt, geht es bei diesem Schritt darum, ein Muster auf einer flexiblen Leiterplatte zu erstellen. In diesem Fall müssen Sie sich mit Fotolithografie auskennen.
Bei der Fotolithografie werden Schaltungsmuster auf flexiblen Leiterplatten erzeugt. Dabei muss Präzision angesagt sein. Andernfalls besteht die Gefahr eines Kurzschlusses oder einer Wärmeentwicklung. Für diese Aufgabe werden Film- und Ätzverfahren eingesetzt. In diesem Fall entfernt das Ätzen überschüssiges Kupfer und hinterlässt ein präzises Muster.
Schritt 4: Abdeckfolie für flexible Leiterplatte
Nach der Fotolithografie tragen wir eine Overlay- oder Lötmaske auf die flexible Leiterplatte auf. Um perfekte Haftung und Schutz zu gewährleisten, ist auch eine Aushärtung erforderlich. Nach Abschluss dieser Phase senden wir die flexiblen Leiterplatten an das Testlabor. Nach dem Testen sind die flexiblen Leiterplatten bereit, mit der starren Leiterplatte beschichtet zu werden.
Schritt 5: Vorbereitung des Basismaterials für starre Leiterplatten
Dieser Schritt bereitet auch das Grundmaterial für starre Leiterplatten wie flexible Leiterplatten vor. FR-4 wird für diese Aufgabe sehr häufig verwendet. Wir reinigen und bereiten auch das Grundmaterial für die Kupferummantelung vor.
Beim Kupferkaschieren wird eine dünne Kupferschicht auf die Oberfläche des Grundmaterials geklebt. UTPCB widmet diesem Schritt stets besondere Aufmerksamkeit. Die richtige Vorbereitung gewährleistet die Qualität der Leiterplatte.
Schritt 6: Mustergenerierung für starre Leiterplatten
Wie flexible Leiterplatten durchlaufen auch starre Leiterplatten ein Verfahren namens Fotolithografie. Dieser Schritt ist bekanntermaßen entscheidend für die präzise Funktion starrer Leiterplatten. UETPCB führt in dieser Phase stets Qualitätskontrollen durch, um Fehler zu vermeiden. Nach Abschluss der Tests ist unsere starre Leiterplatte bereit für die Bestückung.
Schritt #7 Flex-Rigid-Schichtung
Dieser Schritt kombiniert flexible und starre Leiterplatten, daher der Name starr-flexible Leiterplatten. Zuerst richten wir die flexiblen und starren Schichten aus und laminieren sie. Dann wenden wir festen Druck und Hitze an, um die Schichten sicher zu verbinden. Wir befestigen einen bestimmten Teil der flexiblen Leiterplatte basierend auf unserem Design.
Schritt #8 Mechanisches Bohren
Durch Bohren werden bei der Leiterplattenherstellung Verbindungen hergestellt. Meistens verwenden wir hierfür CNC-Bohrmaschinen. Um eine genaue Platzierung zu gewährleisten, verwenden wir außerdem präzise Messwerkzeuge.
Nach dem Bohren prüfen wir, ob das Bohrloch korrekt ist. Anschließend reinigen wir das Loch von Schmutz und Graten. Dabei verwenden wir Hochdruckluft und Bürsten.
Schritt Nr. 9: Durchkontaktierung
PTH (Plating Through Hole) erzeugt einen leitenden Pfad zwischen Schichten. In den vorherigen Schritten haben wir Löcher gebohrt und erzeugt. Um das PTH herzustellen, verwenden wir eine chemische Kupferbeschichtung, die die Innenwand des Lochs leitfähig macht. Sobald dies erledigt ist, spülen und trocknen wir es, um chemische Rückstände zu entfernen.
Schritt Nr. 10: Externe Mustergenerierung
In diesem Schritt erstellen wir die äußerste Schicht der starr-flexiblen Leiterplatte. Auch hier verwenden wir das Fotolithografieverfahren, um die äußeren Muster zu erstellen. Für präzise Muster verwenden wir die Ätztechnik.
Schritt #11 Lötmaske
Der Hauptzweck einer Lötmaske besteht darin, das Schaltungsmuster vor Oxidation zu schützen. Es handelt sich dabei um eine dünne Polymerschicht mit einer grünlichen Farbe. Sie wird auch „Lötstopplack“ oder „Lötstopp“ genannt.
Wir verwenden das Siebdruckverfahren, um eine Lötmaske über Schaltkreismuster aufzutragen. Anschließend härten wir die Maske unter UV-Licht aus.
Schritt #12 Oberflächenbeschaffenheit
Wir führen Oberflächenveredelungen auf viele Arten durch. Sie hängen hauptsächlich von der Art der Leiterplatten ab. Wir verwenden häufig OSP, ENIG, Chemisch Silber, Chemisch Zinn, Hartgold und Weichgold.
Schritt #13 Fräsen
Dieser Schritt ist notwendig, um verschiedene Ausschnitte und Schlitze für Komponenten zu erstellen. Wir verwenden hauptsächlich CNC-Fräsen, um Leiterplatten in die gewünschte Form zu fräsen und zu schneiden.
Schritt #14 Formen
Zum Schluss führen wir noch einige letzte Formgebungsprozesse durch, um die Designvorgaben einzuhalten. Anschließend bringen wir unsere starr-flexible Leiterplatte ins Testlabor. Nach Abschluss der Tests schließen wir die Herstellung der starr-flexiblen Leiterplatte ab.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen starrflexiblen und flexiblen Leiterplatten?
Eine Rigid-Flex-Leiterplatte kombiniert sowohl starre als auch flexible Leiterplatten. Nur starre Leiterplatten sind steif und unbeweglich. Sie sind einfach und dicker als Flex-Leiterplatten. Flex-Leiterplatten hingegen sind dünn und biegsam. Rigid-Flex-Leiterplatten sind sowohl biegsam als auch robust.
Welches Material wird in starrflexiblen Leiterplatten verwendet?
Da starr-flexible Leiterplatten zwei Leiterplattentypen kombinieren, werden zwei Materialien verwendet. Polyimid wird vorwiegend für flexible Leiterplatten verwendet, FR-4 für starre Leiterplatten. Diese Kombination macht starr-flexible Leiterplatten langlebiger.
Was sind Beispiele für Starrflex?
Starrflexible Leiterplatten sind in vielen verschiedenen Bereichen weit verbreitet. Smartphones, Digitalkameras und Roboter sind beliebte tragbare Geräte. Verschiedene bewegliche Teile in Fertigungsmaschinen benötigen diese Leiterplatten. Darüber hinaus gibt es in Autos und Flugzeugen tausende von Anwendungen für sie.
Zusammenfassung
Die Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten umfasst mehrere Schritte. Es beginnt mit dem Entwurf und der Simulation der gesamten Leiterplatte. Dann werden separat eine starre und eine flexible Leiterplatte hergestellt. Später werden in Schritt 7 diese beiden separaten Leiterplatten geschichtet.
In den Schritten 8 und 9 werden verschiedene Löcher in der Leiterplatte erstellt. Schritt 10 erzeugt das äußere Muster. Um diese Muster zu schützen, wird in Schritt 11 die Lötmaske erstellt. Schritt 12 verleiht der Leiterplatte die Oberflächenbeschaffenheit, während die Schritte 13 und 14 die Struktur der Platine fertigstellen.
UETPCB ist ein führender Hersteller von Starrflex-Leiterplatten. Bei Fragen zum Leiterplattenhersteller kontaktieren Sie uns bitte . Unser Expertenteam beantwortet Ihre Fragen gerne.