Grundmaterialien flexible Leiterplatten
Flexible Materialien werden für einseitige, doppelseitige und für mehr- lagige Leiterplatten eingesetzt und bestehen vorrangig aus Polyimid, das auch unter dem Handelsnamen Kapton® von Du Pont bekannt ist. Für einfache Anwendungen kann das kostengünstigere Flexlam® (0,125 mm dickes FR4 mit 18 µm oder 35 µm Kupferauflage) verwendet werden.
Grundsätzlich werden 2 verschiedene Grundmaterialien eingesetzt:
Kleberlos
• Trägermaterial Polyimid als Isolierstoff
• Kupferfolie als metallischer Leiter
Mit Kleber
• Trägermaterial Polyimid als Isolierstoff
• Kleber als Haftmittel zwischen Kupferfolie und Polyimid
• Kupferfolie als metallischer Leiter
Deckfolien
Deckfolien sind einseitig mit Kleber beschichtete Folien auf Polyimidbasis, die zur Abdeckung der Leiterbahnen auf flexiblen Schaltungen verwendet werden. Folgende mechanische Bearbeitungsarten sind möglich: Bohren, Fräsen, Bearbeitung mittels Laser und Stanzen.
Anstelle der festen Deckfolien werden auch Lacke verwendet (Lötstopplack, photostrukturierbare PC-Folie 75 µm).
Flexible Leiterplatten mit Verstärkung
Zur mechanischen Verstärkung in Bereichen, wo schwere Bauteile oder Stecker aufgenommen werden müssen, können mittels unkaschiertem Basismaterial (FR4, Polyester) "starre Bereiche" geschaffen werden. Dünnere Verstärkungen können auch mit Folien realisiert werden.
Design / Leiterbildgestaltung
Es gelten grundsätzlich dieselben Designrichtlinien wie für Starrflex- Leiterplatten.
Aufbauvarianten
Flexible Leiterplatten können aus Polyimid mit Klebern oder kleberlos hergestellt werden. Kleberhaltige Materialien sind geringfügig günstiger und genügen den Anforderungen an flexible Leiterplatten.
Kleberloses Material wird für hochwertigere, stark beanspruchte Schaltungen eingesetzt, bei denen folgende Vorteile gewünscht werden:
• Die Leiterplatte kann dünner gefertigt werden (siehe Materialtabelle). Dadurch erhöht sich die Flexibilität und die Zuverlässigkeit bei der Biegung, da das Kupfer einer geringeren Dehnung ausgesetzt ist.
• Temperaturschwankungen können besser ausgeglichen werden, da der abweichende Ausdehnungskoeffizient des Klebers sich nicht bemerkbar macht.
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Standardmaterialien für flexible Leiterplatten (Dicke)
| Polyimid |
Kupfer
ein- / doppelseitig |
Kleber * |
| 25 µm |
18 µm |
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| 25 µm |
35 µm |
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| 25 µm |
18 µm |
12–25 µm |
| 25 µm |
35 µm |
12–25 µm |
| 50 µm |
18 µm |
25 µm |
| 50 µm |
35 µm |
25 µm |
| 50 µm |
35 µm |
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| 50 µm |
18 µm |
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* Kleberdicke herstellerabhängig
Standardabdeckfolien bestehen aus 25 µm Polyimid und 12–25 µm Kleber. Andere Kombinationen, Materialien und Deckfolien auf Anfrage.
Planung
Die Anzahl der Flexlagen sollte so gering wie möglich gehalten werden, damit die Flexibilität der Schaltung hoch bleibt und die Kosten auf ein Minimum reduziert werden können.
Biegeradius / Biegezyklen
Der Biegeradius richtet sich nach der angestrebten Anwendung. Flexible Leiterplatten, die nur statisch eingesetzt werden, können stärker gebogen werden als Verbindungen, die einer ständigen Bewegung ausgesetzt sind.
| Biegeradius |
Anzahl Biegezyklen |
| 5fache Flex-Stärke |
1 |
| 24fache Flex-Stärke |
10 |
| 250fache Flex-Stärke |
> 10000 |
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Die dynamische Biegebeanspruchung kann nur mit einlagigen flexiblen Leiterplatten oder Verbindungen zuverlässig gewährleistet werden. Das Kupfer sollte sich dabei in der "neutralen Zone" befinden, d. h. bei der Biegebeanspruchung darf das Kupfer weder gedehnt noch gestaucht werden.
Eine verbindliche Aussage über die Zuverlässigkeit der Leiterplatte bezüglich der Biegebeanspruchung kann im Einzelfall nur durch entsprechende Tests getroffen werden. |
