Teure und komplizierte diskrete Verbindungskabel können die Zuverlässigkeit eines Designs verringern, die Designkosten erhöhen und die Gesamtgröße des Designs vergrößern. Glücklicherweise gibt es eine Alternative in Form von flexiblen und starrflexiblen Leiterplatten (PCBs). Flexible Leiterplatten bieten Ihnen eine kostengünstige und praktische Lösung für die Verbindungsanforderungen Ihres Designs, mit dem zusätzlichen Vorteil der Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit einer Leiterplatte. Während diskrete Verbindungen von Natur aus unterschiedliche Leiterorientierungen aufweisen, halten flexible Leiterplatten alle Leiter in festen, speziellen Ausrichtungen zueinander. Diese Konsistenz der Zusammensetzung ermöglicht eine präzise Modellierung der Leiterbahnen auf flexiblen Leiterplatten und ein vorhersehbareres Design. Darüber hinaus können flexible Leiterplatten mit Goldfinger-Kontakten ausgestattet werden, sodass der Rand einer flexiblen Leiterplatte als männlicher Teil eines Steckverbinders dienen kann und hochdichte Designs ermöglicht werden. Daher können flexible Leiterplatten die überwiegende Mehrheit der herkömmlichen diskreten Verbindungslösungen ersetzen und ermöglichen dennoch ein hochgradig modulares Design.
Neben der Bereitstellung einer effizienten Möglichkeit zur Herstellung einer Verbindungslösung für ein Design können flexible Leiterplatten (PCBs) auch Bauteile aufnehmen und die Grundlage für eine vollständige Lösung bilden. Der Einsatz einer flexiblen Leiterplatte anstelle einer herkömmlichen Leiterplatte ermöglicht kleinere und unkonventionellere Leiterplattendesigns, die in Gehäuse passen, in die eine herkömmliche Leiterplatte nicht passen würde. Anstatt Ihre Bauteile auf einer starren Leiterplatte zu montieren, können Sie sie auf einer flexiblen Lösung anbringen, die sich an konturierte Gehäuse anpasst. Darüber hinaus können Teile einer flexiblen Leiterplatte mit einem Versteifungssubstrat verstärkt werden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Schließlich bieten flexible Leiterplatten die leichteste mögliche Lösung, da sie im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten ein deutlich geringeres Gewicht pro Flächeneinheit aufweisen. Beispiele für Anwendungen, die häufig auf einer flexiblen Leiterplattenlösung basieren, sind Wearables, Digitalkameras, medizinische Geräte und andere kleine Unterhaltungselektronikgeräte.
Flexible Leiterplattenbieten außerdem den Vorteil, von Natur aus vibrationsresistent zu sein. Sie werden häufig in Automobilgeräten verwendet, da sie von Natur aus widerstandsfähig gegen Vibrationen sind, und eignen sich auch gut für Elektronik mit mechanischen Komponenten. Daher werden sie häufig in Druckern, Festplatten und Tastaturen eingesetzt.
Flex-Rigid-Leiterplatten vereinen die Vorteile herkömmlicher Leiterplatten und flexibler Lösungen. Bei einem Flex-Rigid-Design ist die Verbindung zwischen zwei Platinen bereits integriert. Die Verwendung einer Flex-Rigid-Lösung ermöglicht es dem Entwickler, dreidimensionale Lösungen in einem einzigen Montageschritt zu realisieren. Der Einsatz von Flex-Rigid-Leiterplatten anstelle herkömmlicher Leiterplatten und separater Verbindungen kann die Montagezeit des Endprodukts verkürzen und letztlich zu einem zuverlässigeren Produkt führen. Das zunehmende Wachstum des Einsatzes von Flex-Rigid-Lösungen in den letzten Jahren ist ein Beweis für den Nutzen, den Flex-Rigid-Lösungen bieten.
Hier sind zwei Muster von Flex-Rigid-Leiterplatten, die von PCBCart gefertigt wurden:
Der Designprozess für eine flexible oder starrflexible Lösung ist dem eines herkömmlichen Leiterplatten-Designs sehr ähnlich, mit dem zusätzlichen Hinweis, dass dem flexiblen Teil der Leiterplatte besondere Aufmerksamkeit in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften geschenkt werden muss. Nachdem das zweidimensionale Layout eines flexiblen Designs erstellt wurde, ist es ratsam, ein Modell Ihres flexiblen Designs mithilfe von 3D-Modellierungssoftware zu erstellen oder ein Papiermodell des Designs anzufertigen. Mit dieser Methode können Sie testen, ob das Design den mechanischen Spezifikationen des flexiblen Substrats entspricht. Abgesehen davon darf Ihr Design keinen Biegeradius erfordern, der kleiner ist als der von der flexiblen Leiterplatte tolerierte. Zur Bestimmung des minimalen Biegeradius eines bestimmten Designs kann die IPC-2223 herangezogen werden.
Weitere Design-Tipps umfassen: Erwägen Sie, Leiterbahnen von Schicht zu Schicht auf flexiblen Schaltungen versetzt anzuordnen, um ein höheres Maß an Flexibilität zu erreichen. Leiter sollten immer senkrecht zum Biegeradius geführt werden, um Zuverlässigkeit und Flexibilität zu unterstützen. Anschlussbereiche sollten mit Versteifungen verstärkt werden. Abschirmungen sollten mit einem Kreuzschraffurmuster statt mit durchgehenden Flächen ausgeführt werden. Durchkontaktierungen sollten von Biegebereichen ferngehalten werden.
Bevor Sie ein Design zur Fertigung senden, sollten Sie berücksichtigen, dass Ihre flexible Leiterplatte im Designprozess biegsam ist, und die Leiterplatte so gestalten, dass sie bei der Anordnung auf der Produktionsplatte die höchstmögliche Dichte erreicht. Wenn eine Biegung verwendet werden kann, um eine bestimmte Abmessung zu erreichen, dann führen Sie diese Biegung bei der Installation und nicht im ursprünglichen Design aus. Schließlich kann die Verwendung von Versteifungen mit einer flexiblen Leiterplatte eine kostengünstigere Lösung sein als ein Starrflex-Design. Wenn Sie in einem Design nur eine geringe Anzahl von Lagen benötigen, kann es kostengünstiger sein, eine flexible Leiterplatte mit an kritischen Stellen hinzugefügten Versteifungen zu verwenden. Nur wenn Ihr Design eine sehr hohe Lagenanzahl erfordert, sollten Sie eine Starrflex-Lösung in Betracht ziehen.
Schließlich ist das Bestücken von flexiblen Leiterplatten dem Bestücken von starren Leiterplatten sehr ähnlich. Beachten Sie bei der Montage von flexiblen Leiterplatten die folgenden Tipps:
• Flexible Leiterplatten eine Stunde lang backen, bevor sie bestückt werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.
• Befestigen Sie die flexible Leiterplatte auf einer festen Oberfläche, um während des Lötens am Gerät die Maßstabilität zu gewährleisten.
• Beim manuellen Löten von Bauteilen auf eine flexible Leiterplatte sollte beim Löten von Bauteilen mit hoher Pin-Dichte abwechselnd gelötet werden, um eine Überhitzung bestimmter Bereiche der flexiblen Leiterplatte zu vermeiden.
