08 – Starrflex-Leiterplatten

Design-Richtlinien

Folgende Designrichtlinien sollen bei der Entwicklung einer Starrflex-Leiterplatte helfen, die häufigsten Fehler zu vermeiden.
• auf einen symmetrischen Aufbau achten
• vollflächige Kupferflächen im Flexbereich vermeiden
• Durchkontaktierungen sollten sich im starren Bereich befinden, mit ausreichend Abstand zum Übergang Starrflex.
• im Flexbereich Richtungswechsel der Leiterbahnen vermeiden, bzw. auf ein Minimum beschränken
• dickere "Blindleiterbahnen" oben und unten als Einreißschutz
• Bohrungen im starren Bereich von der Kante zurücksetzen (min. 2–3 mm)
• Leiterbahnen nicht parallel zum Biegeradius verlegen --> Bruchgefahr. Beste Lösung: Leiterbahnen geradlinig auf der Flexlage verlegen
• die gesamte Fläche der Flexlage im starren Bereich zur Entflechtung heranziehen

Leistungsspezifikationen finden Sie unter der IPC-Norm 6010 (6013 für Flex-Leiterplatten) sowie IPC 2223 für das Design.

Beispiele

Kupferflächen
Große Kupferflächen sollten aufgerastert, breite Leiterbahnen (> 1 mm) in feinere Leiterbahnen unterteilt werden.

Symmetrie
Ein asymmetrisches Leiterbild sollte vermieden werden.

Bohrungen / Lötflächen
Für eine bessere Haftung auf dem Trägermaterial sollte der Übergang von Bohrungen und Lötflächen zur Leiterbahn fliessend erfolgen (Teardrop) --> Delamination.

Entflechtung
Richtungswechsel sind zu vermeiden. Leiterbahnen niemals parallel zum Biegeradius verlegen

Design
Die Übergänge vom flexiblen in den starren Bereich sollten abgerundet werden. Ein Radius von 2 mm reicht, um ein Einreissen des Materials zu verhindern. Unterstützen kann man dies durch sogenannte "Blindleiter- bahnen" oben und unten, falls keine anderen Leiterzüge dazu herangezogen werden können.

08.1 Standardaufbau von Starrflex-Leiterplatten

Nachfolgend finden Sie einige schematische Darstellungen von Standardaufbau-Varianten. Hierbei handelt es sich nur um eine kleine Auswahl möglicher Starrflexverbindungen.

Starrflex-Leiterplatten mit Flex in der Innenlage

In Version 1 wird der Standardaufbau mit einem 2-seitigen Flexträger in der Innenlage dargestellt.
In Version 2a wird zwischen den beiden Flexlagen im starren Bereich ein Prepreg eingelegt. Vorteile dieser Version sind die höhere Flexibilität sowie die Möglichkeit, die Lagen unabhängig voneinander zu verlegen.
In Version 2b werden beide Flexlagen miteinander verklebt. Die Starrflexverbindung wird dadurch unbeweglicher, aber günstiger. Nachteil: Der Kleber begünstigt bei Erwärmung die Ausdehnung in der Z-Achse.

Version 1
2-lagige Anbindung in der Innenlage mit 2-seitig kupferkaschiertem Träger

db electronic

Version 2a (links) und 2b (rechts)
4-lagige Anbindung in der Innenlage mit 2-seitig kupferkaschiertem Träger

db electronic

Starrflex-Leiterplatten mit Flex auf der Außenlage

Einfacher zu realisieren sind Flexanbindungen auf der Außenlage, da als Basismaterial 1- oder 2-seitig kupferkaschiertes FR4 verwendet werden kann. Die Flexlage wird mittels eines Klebers mit dem Basismaterial verpresst.

Version 1
1-lagige Anbindung auf der Außenlage

db electronic

Version 2
2-lagige Anbindung auf der Außenlage

db electronic

Technische Daten

Schichtstärken
• Kupfer: 18 / 35 / 70 µm
• Polyimidfolie: 25 / 50 µm
• Kleber: 25 / 50 µm (Eine Deckfolie besteht immer aus Folie und Kleber.)
• Leiterplattendicke: max. 3,2 mm
• Minimaler Biegeradius: 24 x Dicke (Quelle: Du Pont für Kaptonfolie)

Oberflächen
Lötstopp: fotostruktierbarer Lack, laserstrukturierte Deckfolie
Bei Innenlagenbindung: Deckfolie
Endoberfläche: alle gängigen Oberflächen

Semiflex – die Alternative für einmaligen Einbau

Bei Semiflex handelt es sich um sehr dünnes FR4-Material, das sich speziell für den einmaligen Einbau eignet, jedoch keiner dynamischen Beanspruchung ausgesetzt werden sollte.

Realisierbare Ausführungen
• Kupfer: 18 / 35 µm
• FR4: 125 µm
• max. Fläche: 250 x 400 mm