Technik ohne starre Grenzen

Flexible Leiterplatten haben sich in der Welt der modernen Elektronik nicht mehr wegzudenken. Durch ihre Biegsamkeit kommen sie insbesondere dort zum Einsatz, wo es entweder auf den Einbau in einen individuell angepassten, teilweise engen Bauraum ankommt oder eine freie Bewegung des Schaltungsträgers erforderlich ist. 
In diesen Anwendungen ersetzen sie häufig Kabel und Steckverbinder zwischen starren Leiterplatten. Gleichzeitig erlauben Flex-PCB eine hohe Packungsdichte und unterstützen komplexe Schaltungsdesigns auf kleinstem Raum.
Damit verbessern flexible Leiterplatten nicht nur die Zuverlässigkeit der gesamten Baugruppe, sondern vereinfachen auch die Montage und senken so langfristig die Kosten.

Vorteile

Flexibler Leiterplatten
  • Realisierung von kompakten, komplexen, raum- und gewichtsminimierenden Aufbauten
  • Dynamische Biegebelastbarkeit
  • Definierte elektrische Eigenschaften der Leitungssysteme
  • Hohe Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen durch Minimierung der Verbindungskomponenten
  • Einsparung von Stecker- und Leitungskomponenten
  • Kostenersparnis für das Gesamtprodukt

ANWENDUNG

Flexible PCBs finden in zahlreichen Anwendungsbereichen Einsatz, in denen kompakte Bauformen, geringes Gewicht und hohe Zuverlässigkeit gefordert sind. Besonders in der Medizin- und Unterhaltungselektronik sind sie unverzichtbar. Smartphones, Tablets, Laptops, Kameras und Wearables nutzen flexible Leiterplatten, um Displays, Sensoren, Tasten und Antennen platzsparend miteinander zu verbinden und gleichzeitig schlanke Gerätdesigns zu ermöglichen.
Auch in der Industrielektronik, insbesondere für Sensorik, werden zunehmend spezielle Lösungen mit flexiblen Leiterplatten genutzt.

Konkrete Vorteile mit CONTAG

  • Breites Materialportfolio verschiedenster Polyimiddicken und Kupferqualitäten
  • PI-Coverlayer und flexible Lötstopplacke möglich
  • Laserschneiden und Vakuumlamination für höchste Qualität und Präzision

CONTAG – Ihr Kompetenzcenter für Flexible Leiterplatten

CONTAG fertigt Muster und Kleinstserien flexibler Leiterplatten bis zu 6 Lagen, bei Bedarf auch im Eildienst. Die standardmäßigen Oberflächenausführungen sind ENIG oder chemisch Zinn.
Bei der Konstruktion und dem Layout sollten Sie sich bereits in der Planungsphase bzgl. Materialauswahl und Gestaltung mit uns absprechen, wir erarbeiten gemeinsam mit Ihnen die optimale Lösung.

Spezifikationen für Ihre Flexible Leiterplatten

Als Basisfolie für Flexible Leiterplatten setzt CONTAG ausschließlich Polyimidfolien ein, die gegenüber den alternativen PET- und PENFolien den Vorteil der hohen Temperaturbelastbarkeit, eine uneingeschränkte Lötbarkeit sowie einen deutlich größeren Betriebstemperaturbereich aufweisen.
Polyimid-Folien unterscheiden sich gegenüber starren Basismaterialien dennoch in einigen wesentlichen Eigenschaften, z.B. einer geringeren Dimensionsstabilität in der Fertigung und einer höheren Wasseraufnahme.
Nachfolgende Datenblätter zeigen genaue Werte kleberloser Polyimid-Laminate für flexible Leiterplatten:
Panasonic (R-F775 + R-F770),  DuPont Pyralux® AP, DuPont Pyralux® FR, DuPont Pyralux® LF
In Abhängigkeit von produkt- und prozessbedingten Anforderungen kommen bei CONTAG unterschiedliche Folienausführungen zum Einsatz.
Merkmal Ausführung Beschreibung
Polymiddicke 25µm, 50µm, 70µm, 100µm CONTAG-Standard: 50µm
Kupfer Ein- oder doppelseitig  
  18µm, 35µm, 70µm CONTAG-Standard: 18µm oder 35µm
  Walzkupfer (RA) Für dynamische Flexanwendungen geeignet
  Elektrolytisch abgeschiedenes Kupfer (ED) Geringere Bruchdehnung, nur für statische und semidynamische Anwendungen geeignet
Klebesysteme Acrylkleber Für dynamische Flexanwendungen geeignet, keine UL 94 V-0-Listung
  Kleberlos CONTAG-Standard, Hohe Flexibilität, chemische Resistenz, sowie UL 94 V-0-Listung
Als preiswerte Alternative lassen sich bei großen Biegeradien und wenigen Biegezyklen (Montage und dauerhaftes Verweilen im gebogenen Zustand) auch dünne FR4-Substrate (<300µm Dicke) nutzen. 
Schutzlagen und Abdeckung
Als Schutzlagen und Abdeckung des Leiterbildes kommen flexibler Lötstopplack oder Polyimid-Coverlayer zum Einsatz. Auch eine Kombination aus beidem ist möglich.
Typ Ausführung Beschreibung
Polyimid-Coverlay Polyimiddicken: 25µm-125µm, Kleberdicken: 25µm-75µm Wird aufgepresst, Lötpadöffnungen müssen vorher gebohrt, gefräst oder gelasert werden
Flexibler Lötstopplack Taiyo PSR-9000 FXT Wird im Sprühverfahren appliziert und fotolithografisch strukturiert
Flexible Leiterplatten werden grundsätzlich mit den gleichen Prozessen gefertigt, mit denen auch starre Leiterplatten produziert werden. Aufgrund der kleinen Dicke und der daraus resultierenden geringen mechanischen Stabilität liegt ein kritischer technologischer Punkt beim Handling der Laminate. Wegen signifikanter Dimensionsänderungen insbesondere in den nasschemischen und Laminationsprozessen ist die dynamische Registrierung bei den Direct Imaging-Prozessen von entscheidender Bedeutung für den Fertigungs-Yield und die Qualität der Produkte. Darüber hinaus kommen bevorzugt Laserprozesse beim Bohren und Schneiden zum Einsatz.
Ein Großteil der Anwendungen flexibler Schaltungen sind 1- oder 2-lagige Platinen, letztere in den meisten Fällen mit durchkontaktierten Bohrungen. Es sind aber auch Multilayer, grundsätzlich ohne technologische Limitierung der Lagenanzahl, möglich. Aufgrund der zunehmenden Dicke und der dadurch deutlich abnehmenden Biegbarkeit sind flexible Multilayer ab 6 Lagen eher untypisch bzw. nur mit sehr dünnen Flexfolien und Klebern realisierbar. Alternativ kann im späteren Biegebereich auf eine Verklebung der Flexlagen verzichtet werden (Buchbinder-Technologie).
Mechanische Verstärkungen, z.B. in einem möglichen Stecker- oder Bestückungsbereich, werden je nach Stückzahl und geometrischer Komplexität manuell geklebt oder mit dem Vakuumlaminator appliziert. Hierzu werden entweder PI-Klebefolien in verschiedensten Dicken genutzt, oder in Sonderfällen auch aufgepresstes FR4, das in den Steckerbereichen mechanisch durch Fräsen auf die gewünschte Dicke abgetragen wird.
Folienverstärkungen für Nullkraft-Stecker
FR4-Verstärkung für eine Steckerleiste
  1. Der Biegeradius beträgt ca. 6 x Flexmaterialdicke bei einseitigen Flexlagen bzw. ca. 12 x Flexmaterialdicke bei doppelseitigen Flexlagen
  2. Leiterbahnbreiten und -abstände im Flexbereich so groß wie möglich wählen
  3. Der Biegebereich sollte parallele, gleichbreite Leiterbahnen mit gleichem Isolationswiderstand haben, die senkrecht zur Biegelinie verlaufen
  4. Die Übergänge von breiten zu schmalen Leiterzügen sollten nicht scharf, sondern kontinuierlich verjüngt gestaltet werden
  5. Der Übergang von breiten zu schmalen Leiterzügen im 90°-Winkel sollte über möglichst große Radien realisiert werden
  6. Wenn möglich, große, aufgerasterte Cu-Flächen im Layout vorsehen
  7. Die Leiterbahnen auf doppelseitigen flexiblen Teilen sollten symmetrisch versetzt sein
  8. Lötflächen so groß wie möglich wählen, Lötaugendurchmesser mindestens zweimal größer als den Lochdurchmesser wählen
  9. Leiterbahnanbindungen an Lötaugen tropfenförmig und abgerundet ausführen
  10. Nicht-fotostrukturierte Deckfolienöffnungen umlaufend ca. 1mm größer dimensionieren
  11. Grundsätzlich fließende (runde) Fräsübergänge vorsehen
  12. An den Sollbiegestellen für flexible Ausleger zusätzliche Kupferbahnen als Einreißschutz vorsehen
  13. Partielle mechanische Verstärkungen in Steck- oder Bestückungsbereichen können mit Folie (Stärke: 100µm-150µm) oder FR4 (Stärke beliebig) realisiert werden

Verarbeitungshinweise

Wegen der hohen Feuchtigkeitsaufnahme von Polyimid sind Flexible Leiterplatten vor dem Bestückungs- und Lötprozess zu trocknen (4h bei 120°C) und innerhalb von 8h zu verarbeiten!
Die von starren Leiterplatten bekannten Lötparameter können verwendet werden

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