Verwendung von Flex-Schaltungen

Designer gestalten flexible Schaltkreise so, dass sie nicht dort eingesetzt werden können, wo andere Arten von Leiterplatten nicht verwendet werden Man kann sich flexible Schaltungen als eine Hybridkombination aus gewöhnlichen Leiterplatten- und Runddrähten vorstellen, wobei sie ihre individuellen Vorteile zeigen. Mit flexiblen Schaltungen können Sie die Genauigkeit, Dichte und Wiederholbarkeit von regulären Leiterplatten beibehalten und dennoch uneingeschränkte Freiheit für die Verpackungsgeometrie erzielen.

Üblicherweise werden flexible Schaltungen verwendet, um den Kabelbaum zu ersetzen. Dies ermöglicht, dass ein einzelner flexibler Schaltkreis mehrere Steckverbinder, Kabel und Hardboards in einem Arbeitsgang ersetzen kann. Die Montage geht viel schneller vonstatten, da keine Drähte farbcodiert und in Bündel verpackt werden müssen. Die Produktionsmengen steigen, während die Installationskosten sinken, und die Wahrscheinlichkeit von Ausschuss bei Montage- und Betriebsstörungen ist geringer.

Das Ersetzen von Kabelbäumen durch flexible Schaltungen erhöht die Wiederholbarkeit der Kabelführung. Es vermeidet Fehler bei der Kabelführung und reduziert somit Ausschuss, Nacharbeit und Testzeiten. Die Verbindungen sind robuster, da Flachfolienleiter die Wärme besser ableiten und mehr Strom führen können als runde Drähte mit dem gleichen Querschnitt. Da der Designer sich für ein gleichmäßigeres Leitermuster in einer flexiblen Schaltung entscheidet, werden die Impedanz, das Übersprechen und das Rauschen besser kontrolliert.

Darüber hinaus kann die Verwendung einer flexiblen Schaltung den Platzbedarf und / oder das Gewicht herkömmlicher Verdrahtungen um bis zu 75% reduzieren. Verglichen mit der Verwendung von Kabelbäumen sind die wiederkehrenden Kosten von flexiblen Schaltungen geringer. Da flexible Schaltkreise widerstandsfähiger gegen Erschütterungen und Stöße sind, sind die Kosten für Reparatur und Austausch im Vergleich zu Hartplatten viel niedriger. Darüber hinaus können oberflächenmontierte Komponenten durch das Anbringen geklebter Versteifungen an den erforderlichen Bereichen leicht auf flexiblen Leiterplatten montiert werden.

Vorteile von Starrflex-Schaltungen

Flexible Schaltungen bieten Vorteile gegenüber starren Leiterplatten, bringen aber auch mehr Designaspekte mit sich.

Bei der Überprüfung der gesamten Anlage hinsichtlich der Gesamtbetriebskosten ist die Verwendung einer starrflexiblen Schaltung insofern vorteilhaft, als sie die maximale Anzahl von Komponenten ersetzt. Auf beiden Seiten der Platine können nicht nur oberflächenmontierte Komponenten montiert werden. Mit starr-flexiblen Schaltungen können die besten Eigenschaften der elastischen Biegebereiche mit den widerstandsfähigen, starren Bereichen integriert werden, wodurch höchste Leistungsfähigkeit und maximale Vibrationsfestigkeit erreicht werden. Da diese Kombination den weichsten Übergang zwischen starren und flexiblen Bereichen bietet und gleichzeitig die Vorteile der einzelnen Bereiche bewahrt, ist diese Kombination die beste Option, wenn Sie ein Bauteil mit hoher Masse montieren.

HDI Stackup

Einer der wichtigsten Aspekte beim anfänglichen Design einer Multilayer-Leiterplatte ist die Festlegung des geeigneten Aufbaus. Dies ist besonders für große, dichte Leiterplatten mit BGAs mit mehreren Pin-Anzahl wichtig, insbesondere wenn Standardlaminatstapelungen hinsichtlich Kosten und Leistungszielen unzureichend sind. HDI-Stackups sind eine realisierbare Alternative zu einer großen Anzahl von Schichten und bieten bei richtiger Konstruktion niedrigere Kosten bei höherer Leistung.

Bei Platinen mit BGAs mit hoher Pin-Anzahl können drei Arten von Aufstapeln verwendet werden: Standardlaminierung mit Durchkontaktierungen, sequentielle Laminierung mit Blind- und Buried-Vias und Aufbauten mit Mikrovias. Von diesen verwenden HDI-Boards hauptsächlich einen Aufbau mit Micro-Vias, da dies mehrere Vorteile bietet:

  1） Die Durchgänge und Spuren haben kleinere Feature-Größen, was zu einer höheren Routing-Dichte und weniger Layer führt.

2） Micro-Via-Muster können effektiver eingesetzt werden, wodurch mehr Kanäle für das Routing geöffnet werden und möglicherweise weniger Schichten entstehen

3） Dies ist der einzige praktische Weg zum Entwerfen mit mehreren großen BGAs mit einer Teilung von weniger als 0,8 mm.

4） Bietet die niedrigsten Kosten für Boards mit hoher Dichte.

5） Eine geeignete Definition der Stapelbildung führt zu einer verbesserten Signal- und Stromintegrität.

6） Geeignete Materialien für Prozesse, die den RoHS-Standards entsprechen müssen.

7） Neuere Materialien sind für höhere Leistung bei niedrigeren Kosten erhältlich. Diese neuen Materialien eignen sich jedoch möglicherweise nicht für andere Arten von Laminierungen.

Namhafte PCB-Hersteller haben HDI-PCB-Stackups mit 16 Schichten definiert, wobei die Gesamtdicke der Platine nur 66 ± 7 Mil beträgt. Dies erfordert einen sequentiellen Aufbau (SUB) und verfügt über lasergebohrte Mikrovias.

Die Auswirkungen der Kosten

Obwohl flexible Schaltungen teurer sind als starre Leiterplatten, steigen die Kosten im Allgemeinen mit der Anzahl der Schichten. Daher müssen Optionen in Betracht gezogen werden, um die Kosten zu minimieren. Zum Beispiel könnten zwei Doppelschichtschaltungen im Vergleich zur Verwendung einer Vierschichtschaltung weniger kostspielig sein.

Andere Faktoren können die Gesamtkosten zugunsten von flexiblen Schaltungen senken. Zum Beispiel kann die Möglichkeit, eine flexible Schaltung zu falten, Platz und Ebenen sparen. Je nach Situation kann die Zeit, die in die Projektbewertung investiert wird, zu erheblichen Gesamteinsparungen führen.

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