Anwendungen von flexiblen und starrflexiblen Leiterplatten

Erwägen Sie den Einsatz von flexiblen oder starrflexiblen Leiterplatten in einem kommenden Gerät, Produkt oder Prototyp? Jedes Gerät und jeder Aufbau beginnt mit der Kernkomponente: der Leiterplatte. Die Art der Leiterplatte, die Sie wählen, hängt von Ihrer Anwendung ab.

In der industriellen und großtechnischen Fertigung werden zwei Haupttypen von Schaltungen und Leiterplatten verwendet: flexible Leiterplatten (Flexible PCBs) und Starrflex-Leiterplatten (Flex-Rigid PCBs). Beide Typen unterscheiden sich von herkömmlichen starren Leiterplatten. Wie zu erwarten, werden diese Leiterplattentypen mit einer Kombination aus flexiblen und starren Materialien und Technologien entwickelt. Flexible Leiterplatten werden mit Kupfer und ähnlichen Materialien laminiert, und das Hauptziel besteht darin, ausreichende Flexibilität und Biegefestigkeit zu gewährleisten. Starrflex-Leiterplatten hingegen werden unter Verwendung einer Kombination beider Technologien aufgebaut und verfügen sowohl über flexible als auch starre Bereiche.

Flexible Leiterplatten

Flexible Leiterplatten werden aus mehreren Gründen als „flexibel“ bezeichnet, doch der offensichtlichste ist, dass ihre Schaltungen so gestaltet werden können, dass sie genau zu dem elektronischen Gerät oder dem Kernprodukt passen. Hersteller sind nicht gezwungen, ein Produkt oder Gehäuse um die Leiterplatte selbst herum zu konstruieren. Stattdessen können sie die Leiterplatte an ein bestehendes Design anpassen. Dies ist vorteilhaft, wenn Komponenten oder Hardware mit herkömmlichen Designs entwickelt werden. Wenn Sie sich zum Beispiel um das Gesamtgewicht, die Tragbarkeit und die Haltbarkeit eines bestimmten Geräts sorgen, kommen herkömmliche Leiterplatten möglicherweise nicht in Frage.

Flexible Leiterplattemuss manchmal an die Einschränkungen eines Produkts angepasst werden. Zum Beispiel muss möglicherweise die Platinengröße verringert werden, und Schaltungen müssen verschoben oder neu entworfen werden, um den Gehäusespezifikationen und -abmessungen zu entsprechen. Die gesamte Schaltung wird in einem klaren Muster – einschließlich der Komponenten – angeordnet und dann durch ein formbares Basismaterial, wie etwa Kupfer, hervorgehoben. Traditionelle Leiterplatten werden ebenfalls auf diese Weise hergestellt, allerdings sind die verwendeten Materialien wesentlich schwerer und starrer.

Vor- und Nachteile flexibler LeiterplattenZielsprache: de Zu übersetzender Text ist wie folgt (bitte nur den Inhalt selbst übersetzen, keine Erklärungen hinzufügen):
• Zuverlässigkeit: Hervorragend durch den Wegfall mechanischer Steckverbinder;
• Kosten: Höhere Kosten als bei starren oder starr-flexiblen Leiterplatten;
• Temperaturbeständigkeit: Ausreichend;
• Völlig flexibel und biegsam;
• Kann jedes Design aufnehmen;
• Besser für schnelle Bewegungen und Hochstressbedingungen;

Flex-Rigid-Leiterplatten

Flex-Rigid-Leiterplatten leiten ihren Namen daraus ab, dass sie eine Kombination aus flexiblen und starren Schaltungsbereichen verwenden. Wie die meisten Leiterplatten verfügen Flex-Rigid-Leiterplatten über mehrere Lagen, haben jedoch im Allgemeinen mehr als herkömmliche Designs.

Diese zusätzlichen leitfähigen Schichten werden je nach Produktanforderungen mit starrer oder flexibler Isolierung versehen. Die Außenschichten einer Leiterplatte – unabhängig von ihrer Anzahl – enthalten häufig freiliegende Pads oder Abdeckungen zur Sicherheit. Leiterbahnen werden für die primäre starre Schicht eingesetzt, während flexible, durchkontaktierte Bohrungen für alle zusätzlichen Schichten, sowohl flexible als auch starre, verwendet werden.

Bei einigen Projekten ist der Einsatz herkömmlicher starrer Technologien und Designs erforderlich. Bei anderen gibt es Einschränkungen, die es den Herstellern unmöglich machen, diese größeren, weniger flexiblen Leiterplatten zu verwenden. So würden beispielsweise mobile und tragbare Geräte Nachteile erleiden, wenn sie mit Standardplatinen entwickelt würden. Es gibt einfach zu viele bewegliche Teile und Komponenten, die unter bestimmten Bedingungen eine schlechte Leistung erbringen würden. Mobile Geräte müssen tragbar, leicht und in der Lage sein, Bedingungen wie Hitze, Kälte und mitunter auch Feuchtigkeit standzuhalten.

Vor- und Nachteile von Flex-Rigid-LeiterplattenZielsprache: de Zu übersetzender Text ist wie folgt (bitte nur den Inhalt selbst übersetzen, keine Erklärungen hinzufügen):
• Zuverlässigkeit: Hervorragend aufgrund des verringerten Bedarfs an Lötverbindungen;
• Kosten: Geringere Kosten im Vergleich zu flexiblen Leiterplatten;
• Temperaturbeständigkeit: Ausgezeichnet;
• Ideal für mäßige bis leicht über dem Normalmaß liegende Bewegung und Belastung;
• Flexibler und biegsamer als herkömmliche Platten;
• Langfristige Zuverlässigkeit dank weniger Verbindungen und Komponenten;
• Erfordert nur minimalen Wartungsaufwand;

Die einzigartigen Eigenschaften von flexiblen und starrflexiblen Leiterplatten machen sie für verschiedene Anwendungen besonders geeignet. Berücksichtigen Sie die Anforderungen Ihres Designs, wenn Sie sich zwischen flexiblen, starrflexiblen und starren Leiterplatten entscheiden.

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Anwendungen flexibler Leiterplatten

Flexible Leiterplatten und ihre Leiterplattentypen werden häufig eingesetzt, wenn Zuverlässigkeit und maximale Anpassungsfähigkeit erforderlich sind. Wenn eine Leiterplatte während der Gehäusemontage gebogen werden muss, ist ein flexibles Design notwendig. Sie sind auch ideal, wenn sich ein Verbiegen und Verziehen nicht vermeiden lässt. Flexible Leiterplatten haben in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht, sodass sie in wesentlich kompakteren und eingeschränkteren Situationen eingesetzt werden können. Dies hat die Nachfrage nach flexiblen Leiterplatten zudem auf ein beispielloses Niveau gesteigert. Sowohl flexible als auch starrflexible Leiterplatten werden voraussichtlich in den Jahreszeiträumen zwischen 2017 und 2027 ein enormes Wachstum verzeichnen.

Einige Punkte, die Sie vor der Auswahl flexibler Leiterplatten berücksichtigen sollten, umfassenZielsprache: de Zu übersetzender Text ist wie folgt (bitte nur den Inhalt selbst übersetzen, keine Erklärungen hinzufügen):
• Gesamtbedarf: Flexible Leiterplatten sind oft die beste Wahl, wenn 20 oder mehr Leiter erforderlich sind;
• Verfügbare Platzmenge: Sie funktionieren gut, wenn der Platz begrenzt ist;
• Gewicht: Wenn Sie leichte Leiterplatten benötigen, wählen Sie flexible Leiterplatten.
• Fertigungsfähigkeit: Flexible Leiterplatten sind im Allgemeinen am besten geeignet in Situationen, in denen Montage- und Fertigungsaufwand begrenzt werden müssen;

Fragen, die Sie sich bei der Betrachtung flexibler Leiterplatten stellen könnten, umfassen:
• Wie wichtig ist Zuverlässigkeit?
• Sind Abschirmungs- und Impedanzkontrollmethoden erforderlich?
• Müssen die Leiterplattenschaltungen dynamisch und flexibel sein?

Flexible Leiterplatten in der Computer­elektronik

Viele Computerkomponenten sind für ihren Betrieb auf flexible Leiterplatten angewiesen. Die Komponenten in Festplatten beispielsweise müssen flexibel sein, um mit den hohen Geschwindigkeiten, mit denen sie Daten schreiben, Schritt zu halten, und zugleich relativ klein und dünn bleiben. Wenn sie über längere Zeiträume betrieben werden, können Festplatten außerdem heiß werden, was bedeutet, dass die Platine hohen Temperaturen standhalten muss. Den Platinen in Festplatten wird oft zugeschrieben, dass sie es ermöglichen, so lange zu halten, wie sie es tun.

Diese Probleme beschränken sich nicht nur auf Festplatten. Computerelektronik ist heutzutage meist klein und flach und kann mitunter hohe Temperaturen erreichen. Flexible Leiterplatten finden sich auch in vielen anderen Anwendungen der Unterhaltungselektronik, darunter Fernseher, Spielkonsolen, Drucker und Mikrowellen.

Flexible Leiterplatten in der Automobilelektronik

Wenn es um moderne Automobile geht, verwendet der Großteil ihrer elektronischen Hardware flexible Leiterplatten. Dazu gehören EMUs (Motorsteuergeräte oder -computer), Antiblockiersysteme, Airbag-Steuergeräte, Instrumententafeln und Armaturensysteme sowie vieles mehr.

Flexible Leiterplatten können so gestaltet werden, dass sie in kleinere und unregelmäßig geformte Räume passen, was Ingenieuren mehr Flexibilität bietet. Schaltungen können außerdem mit anderer Elektronik synchronisiert werden, ohne dass sperrige Kabelbinder oder Steckverbinder erforderlich sind. In vielen Fahrzeugen ist auch das Gewicht ein wichtiger Faktor. Selbst die kleinsten Zusatzkomponenten können einen Unterschied machen. Flexible Leiterplatten sind im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen relativ leicht und kleiner.

Die elektronischen Komponenten in Autos müssen ebenfalls extremen Bedingungen standhalten können. Sie sind großer Hitze und Kälte ausgesetzt, wenn Autos im Freien abgestellt werden, und sie erfahren starke Vibrationen während der Fahrt.

Flexible Leiterplatten in Smartphones

Smartphones sind ideale Kandidaten für flexible Leiterplatten. Sie werden in der Hand gehalten und müssen daher klein, leicht und tragbar bleiben. Eine einzelne, dünne Leiterplatte ist erforderlich, um alle Kernkomponenten zu verbinden und zu synchronisieren.

Konventionelle Leiterplatten können nicht so angepasst werden, dass sie in diese kleinen Räume passen. Da mobile Geräte überallhin mitgenommen werden, muss die darin befindliche Hardware auch wechselnden Temperaturen und Umgebungen standhalten. Keines dieser Szenarien ist für herkömmliche Leiterplatten geeignet.

Smartphone-Hersteller haben außerdem begonnen, Telefone mit flexiblen Bildschirmen zu entwickeln, die sogar so formbar sind, dass sie sich biegen und aufrollen lassen. Dies erfordert eindeutig den Einsatz einer flexiblen Leiterplatte. Smartphones werden heute häufig mit wasserabweisenden und wasserdichten Gehäusen entwickelt, die dafür ausgelegt sind, das Telefon während und nach dem Kontakt mit Flüssigkeiten funktionsfähig zu halten. Flexible Leiterplatten bieten die Zuverlässigkeit, die für diese Funktion erforderlich ist.

Flexible Leiterplatten im medizinischen Bereich

Flexible Leiterplatten sind entscheidend für pharmazeutische und medizinische Anwendungen, insbesondere wenn diese Schaltungen extremen Bedingungen im Inneren des menschlichen Körpers standhalten müssen.

Eine schluckbare Pillenkamera namens PillCam nutzt ultrafeine flexible Schaltkreise, die ungiftig und langlebig sein müssen. Die Patienten schlucken die Pille, und sie ermöglicht es Ärzten und medizinischem Fachpersonal, sich ein genaues Bild von Problemen oder Erkrankungen im Körperinneren zu machen. Die Pille muss außergewöhnlich klein sein und sich anpassen und biegen können, während sie sich durch den Körper eines Patienten bewegt.

Forscher haben außerdem ein Verfahren entwickelt, mit dem Schaltkreise auf ein flexibles, organisches Material gedruckt werden können, das in den Körper implantiert werden kann, um realistischere Prothesen zu schaffen. Dieses neue Material ist sogar noch flexibler als herkömmliche flexible Leiterplatten und ermöglicht eine natürliche Bewegung, ohne beschädigt zu werden.

Anwendungen von Flex-Rigid-Leiterplatten

Starrflex-Leiterplatten ähneln flexiblen Leiterplatten mit einem wesentlichen Unterschied: Sie besitzen starre Lagen. Im Vergleich zu rein flexiblen oder herkömmlichen Leiterplatten erfordern sie zusätzliche Materialien, doch die starren Lagen machen sie auch zuverlässiger.

Wenn Sie sich Flex-Rigid-Leiterplatten ansehen, sollten Sie dieselben Faktoren wie bei flexiblen Leiterplatten berücksichtigen, mit folgenden Ausnahmen:
• Haben Sie zusätzliche Zuverlässigkeit hinzugefügt, um etwas wettzumachen?
• Sind Kosten und aufwendige Designs weniger ein Anliegen?
• Sind extreme Temperaturen und Bedingungen ein Faktor?
• Benötigen Sie kleinere, formbare Platten, die dennoch die Vorteile von Steifigkeit bieten?

Seit geraumer Zeit wurden Starrflex-Leiterplatten hauptsächlich im Militär- und Luft- und Raumfahrtbereich eingesetzt. In jüngerer Zeit jedoch haben Hersteller von Starrflex-Leiterplatten Platinenlayouts und Schaltungen für den Einsatz in Konsumgütern angepasst. Darüber hinaus könnten Starrflex-Leiterplatten genau das sein, was Sie benötigen, wenn Bewegung erforderlich ist und gleichzeitig die Haltbarkeit eine Rolle spielt. Im Folgenden sind einige der häufigsten Anwendungen für diese Leiterplatten aufgeführt.

Flex-Rigid-Leiterplatten in medizinischen Wearables

Wearable Geräte haben in den letzten Jahren aufgrund der Beliebtheit von Fitness-Trackern und Smartwatches einen enormen Aufschwung erlebt. Weitere Wearables sind intelligente Kleidung, Ringe und Schmuck sowie medizinische Geräte. Im medizinischen Bereich ist es äußerst wichtig, dass Ärztinnen und Ärzte jederzeit über den Zustand ihrer Patientinnen und Patienten informiert sind. Dies kann die Überwachung von Herzfrequenz, Atemmustern und mehr umfassen. Moderne Wearables ermöglichen es medizinischem Fachpersonal, besser über die Gesundheit der Patientinnen und Patienten informiert zu bleiben, selbst wenn diese sich außerhalb der Reichweite einer Arztpraxis oder eines Krankenhauses befinden.

Viele dieser Wearables verwenden Starrflex-Leiterplatten. Eine Kombination aus flexiblen und starren Komponenten wird eingesetzt, weil die Geräte klein und leicht sein müssen, gleichzeitig aber unter der Belastung des Alltags zuverlässig funktionieren sollen. Die zusätzlichen starren Lagen sorgen für die notwendige Zuverlässigkeit, die diese Elektronik auch in anspruchsvollen Situationen funktionsfähig hält.

Industrielle Anwendungen von Flex-Rigid-Leiterplatten

Flex-Rigid-Leiterplatten helfen Industrieanlagen, unter dauerhaft belastenden Bedingungen zu arbeiten, und ermöglichen mehr Flexibilität bei der Maschinengestaltung. Sie werden in Hochfrequenz-Kommunikationstechnologie, Stromverteilungs-Steuerkreisen und vielen anderen Arten von Geräten im gesamten Industriesektor eingesetzt.

Das Design von Starrflex-Leiterplatten ermöglicht es, Sensoren deutlich kleiner und dünner zu machen, als es mit starren Leiterplatten möglich wäre. Dies eröffnet neue Möglichkeiten im industriellen Bereich für den Einsatz dieser Sensoren. So könnte sich beispielsweise der ideale Platz für diese Sensoren in einem kleinen oder unregelmäßig geformten Raum befinden, in den sie ohne die Verwendung einer flexibleren oder kleineren Komponente nicht passen würden.

Stromverteilungs-Steuerstromkreise werden seit Jahren hergestellt und betrieben, doch viele haben mit Stromkreisfehlern zu kämpfen. Dies liegt daran, dass häufige Bewegungen und andere Bedingungen die Bauteile zusätzlich belasten.

Der Einsatz einer Starrflex-Leiterplatte wird häufig genutzt, um diese Probleme zu beheben, indem sie der Steuerschaltung zusätzliche Zuverlässigkeit und Haltbarkeit verleiht. Das Starrflex-Design ermöglicht es den Maschinen, in denen es verwendet wird, länger betriebsfähig zu bleiben.

Traditionelle starre Leiterplatten können den Einsatz solcher Maschinen einschränken und das Potenzial der Komponenten ausbremsen. Flexibles Design ermöglicht es Herstellern, innovativere Lösungen für die Leistungsfähigkeit der Geräte zu entwickeln.

Flexible und Flex-Rigid-Leiterplatten im E-Commerce

Die Vorteile, die flexible und starrflexible Leiterplatten bieten, sind in vielen Branchen ideal. Angesichts des Stands der modernen Technologie und des wachsenden Bedarfs an tragbareren, leichteren und vielseitigeren elektronischen Geräten sind flexible Leiterplatten eine praktikable Lösung.

Im Online-Einzelhandel beispielsweise nutzen Versand- und Fulfillment-Lager moderne Elektronik, um den Versandprozess zu scannen, zu verfolgen und zu dokumentieren. Ein Paket oder Produkt muss lokalisiert und ausgewählt, für den Versand gekennzeichnet, als versendet gemeldet und dann durch das richtige Verfahren geschickt werden, um den Kunden zu erreichen, der es gekauft hat.

All dies wird in der Regel mit einem tragbaren, PDA-ähnlichen Gerät erfasst und gemeldet, das klein und handlich sein muss, damit die Mitarbeitenden es auf der Lagerfläche bequem nutzen können. Außerdem müssen diese Geräte den mitunter rauen Bedingungen in einem geschäftigen Lager standhalten können. Das macht flexible und starrflexible Leiterplatten ideal für diese Geräte.

Warum flexible oder starrflexible Leiterplatten wählen?

Elektronische Komponenten werden zunehmend kompakter. Der Bedarf an Flexibilität und Vielseitigkeit wächst. Flexible und starrflexible Leiterplatten sind nicht in jeder Situation ideal, aber Fachleute empfehlen ihren Einsatz in den folgenden Fällen:
• Bewegung und Mobilität sind eine Voraussetzung;
• Flexibilität und Verformung der Leiterplatte und Schaltungen sind ein großes Anliegen;
• Enge Räume, scharfe Winkel und unkonventionelle Formfaktoren sind unvermeidlich;
• Gewicht und Tragbarkeit sind ein wesentlicher Faktor, etwa bei mobilen Geräten und Handhelds;
• Reparaturarbeiten oder Wartung sind einfach nicht regelmäßig möglich;
• Das Gerät, das Produkt oder die Platine wird extremen Bedingungen und Temperaturen ausgesetzt sein;

In einigen Branchen, insbesondere in industriellen oder gewerblichen Anwendungen, muss Ausrüstung häufige Bewegungen, schnellen Druck und extreme Bedingungen aushalten. Starre Leiterplatten sind unter diesen Umständen über längere Zeiträume einfach nicht zuverlässig. Genau hier kommen flexible Schaltungen ins Spiel, sozusagen. Sie sind in der Lage, extremere Bedingungen, schnellere Bewegungen, hohen Druck und sogar Verformungen zu verkraften. Das ist entscheidend, denn wenn Maschinen und Komponenten sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, ist ein gewisses Maß an Flexibilität und Verformung zu erwarten.

Manchmal müssen Leiterplatten und ihre Schaltungen nach strengen Abmessungen entworfen werden, um zu einem Produkt oder dessen Gehäuse zu passen. Unter diesen Bedingungen können Sie sich nicht einfach an irgendeinen Hersteller wenden, um die Leiterplatten zu bestellen, in der Hoffnung, dass alles kompatibel sein wird. Sie müssen sich auf einen spezialisierten Leiterplattenhersteller verlassen, der in der Lage ist, Schaltungen und Produkte zu liefern, die Ihren individuellen Anforderungen entsprechen.

Flexible und Starrflex-Leiterplatten von PCBCart

PCBCartist einer der führenden Hersteller sowohl von Schaltungen als auch von Leiterplatten mit anpassbaren Anwendungen für jede Marke oder jedes Unternehmen.Ganz gleich, ob Sie flexible Starrleiterplatten oder starrflexible Leiterplatten benötigen, wir haben Lösungen, die für Sie funktionieren.Wir werden individuell mit Ihnen zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass Ihre Schaltungen den IPC-Standards entsprechen und dass die von Ihnen verwendeten Geräte so lange wie möglich funktionsfähig und zuverlässig bleiben. Wir sind erst zufrieden, wenn Sie zufrieden sind – sowohl mit den von uns bereitgestellten Schaltungen als auch mit den Endprodukten, die Sie daraus gefertigt haben. Wenn Sie daran interessiert sind, die potenziellen Anwendungsfälle und Einsatzmöglichkeiten für Ihr Unternehmen und Ihre Branche zu sehen, zögern Sie nicht,Senden Sie uns Ihre PCB-Dateien und die gewünschte Stückzahl für ein schnelles Angebot.

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