Informieren Sie sich über starre Leiterplatten gegenüber flexiblen Leiterplatten, wenn Sie lieber einen Typ anstelle des anderen verwenden und einige Fertigungsschritte für jeden dieser Leiterplattentypen.

Eine Leiterplatte ist nicht immer eine „Platine“

Wenn der Begriff „PCB“ verwendet wird, denken viele Leute an eine starre Leiterplatte (PCB). Der Begriff PCB kann sich jedoch entweder auf eine starre oder eine flexible Leiterplatte beziehen. Flexible Leiterplatten werden häufiger als flexible Schaltungen bezeichnet, sie sind jedoch auch unter anderen Namen bekannt   darunter flexible Leiterplatten, flexible Leiterplatten, flexible Leiterplatten und offiziell auch flexible Elektronik. Flex-Schaltungen haben in letzter Zeit große Popularität erlangt, weil sie geformt, gebogen, verdreht und in unbegrenzte Konfigurationen gefaltet werden können. Letztlich haben jedoch starre Leiterplatten und flexible Leiterplatten im Grunde die gleiche Endfunktion, die verschiedene elektrische und mechanische Komponenten miteinander verbindet.

Wann starr und wann flexibel?

Starre Leiterplatten kosten in der Regel weniger als flexible Schaltungen. Ich sage „in der Regel“, denn bei der Betrachtung der Gesamtbetriebskosten gibt es einige Anwendungen, die bei Verwendung flexibler Leiterplatten im Vergleich zu starren Leiterplatten möglicherweise weniger kosten. Um ein genaues Verständnis der Gesamtbetriebskosten zu erhalten, müssen Sie zunächst die Tatsache verstehen, dass bei flexiblen Schaltungen keine Komponenten wie Steckverbinder, Kabelbäume und andere Leiterplatten erforderlich sind. Durch das Entfernen dieser Komponenten aus einem Entwurf werden Materialkosten, Arbeits- und Montagekosten sowie Ausschusskosten reduziert.

Viele elektronische Geräte (Laptop- und Desktop-Computer, Audiotastaturen, Solid-State-Laufwerke (SSDs), Flachbildfernseher und -monitore, Kinderspielzeug und verschiedene elektronische Geräte) verwenden starre Leiterplatten anstelle von flexiblen Leiterplatten. Flexschaltkreise können jedoch in ultrakompakten und / oder leistungsstarken Geräten wie GPS-Geräten, Tablets, Smartphones, Kameras und Wearables vorkommen.

Mehr Raffinesse ist nicht der einzige Grund, flexible Schaltungen zu verwenden. Low-Tech-Anwendungen   In einigen Fällen kann die flexible Schaltungstechnik verwendet werden, da sie die Installation erheblich vereinfacht.

Schließlich können eine flexible Schaltung und eine starre Schaltung zusammen als eine vereinheitlichte Leiterplatte verwendet werden, wenn dies erforderlich ist. Dieser Ansatz liefert vielleicht das Beste aus beiden Welten.

Einige Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen starren Leiterplatten und flexiblen Schaltungen

Beim Entwurf von starren Leiterplatten müssen bestimmte Entwurfsregeln beachtet werden, einschließlich Mindestlochgrößen, Mindestabstand und Leiterbahnbreite, Mindestabstände zu Leiterplattenkanten sowie Kupfer- und Gesamtdesignstärken. Darüber hinaus teilen viele Fertigungsprozessschritte starre und flexible Leiterplatten. Zu diesen Prozessschritten gehören das Bohren und Plattieren von Löchern und Durchgangslöchern, Fotoabbildung und -entwicklung, das Ätzen von Kupferspuren, Pads, Umrissen und Ebenen und das Erwärmen (Brennen) der Leiterplatten zum Entfernen von Feuchtigkeit von den Leiterplatten . An diesem Punkt des Herstellungsprozesses gelangen starre Leiterplatten zur Lötstoppmaske, während flexible Schaltungen zur Deckschicht gehen.

Flex Circuit Overlay

Flex Circuit Overlay oder auch Coverlay, wie es auch bekannt ist, ist ein Laminierungsprozess, der zum Einkapseln und Schützen der externen Schaltkreise einer Flex-Schaltung verwendet wird. Der Coverlay-Film eines flexiblen Schaltkreises ähnelt der Lötmaske einer starren Leiterplatte, mit einem großen Unterschied: Der Coverlay-Film ist flexibel! Laut allflexinc.com: „Der Coverlay-Film ist im Allgemeinen ein Polyimidfilm, der mit einem Duroplastkleber beschichtet ist. Filmstärken reichen von .0005 "bis .005" mit .001 "und .002" am häufigsten. "

Die Deckschicht aus Polyimid und Klebstoff wird mit Druck und Wärme laminiert, wobei die Hitze dazu beiträgt, dass der Klebstoff leicht fließt und Lücken zwischen Bahnen und Pads auffüllt. Dies verhindert, dass Luft zwischen den Schichten eingeschlossen wird. Wieder von allflexinc.com:   „Das Fließen des Klebstoffs ist notwendig, um einen vollständigen Oberflächenkontakt und die Verkapselung sicherzustellen. Der Klebstoff neigt dazu, um die Öffnungen herum leicht auszutreten. Dieses Auslaufen wird im Allgemeinen als "Klebstoffausquetschen" bezeichnet und ist tatsächlich ein gewünschtes Phänomen. "

Sobald der Deckschicht-Laminierungsprozess abgeschlossen ist, werden alle Bauteil- und / oder Strukturöffnungen durch Bohren, Fräsen oder Laserschneiden hergestellt. Ätzen kann nicht verwendet werden.

IPC-Standards für starre und flexible Leiterplatten

Die nachstehende Liste der IPC-Standards gilt für starre Leiterplatten und flexible Schaltungen. Beachten Sie, dass diese Liste nicht erschöpfend ist und zusätzliche IPC-Standards in Betracht gezogen werden müssen. Eine vollständige Liste der verfügbaren IPC-Standards finden Sie auf der Website von ipc.org.

IPC-2221A, generischer Standard für Leiterplattendesign

IPC-2223, Schnittentwurfsstandard für flexible Leiterplatten

IPC-4101, Spezifikation für Basismaterialien für starre und mehrschichtige Leiterplatten

IPC-4202, Flexible Base Dielectrics zur Verwendung in flexiblen gedruckten Schaltungen

IPC-4203, Adhäsiv beschichtete dielektrische Filme zur Verwendung als Deckblätter für flexible gedruckte Schaltungen und flexible klebende Haftfilme

IPC-4204, Flexible metallplattierte Dielektrika zur Verwendung bei der Herstellung von flexiblen gedruckten Schaltungen

IPC-6013, Qualifikations- und Leistungsspezifikation für flexible gedruckte Verdrahtung

Abschließend

Obwohl sowohl starre als auch flexible Leiterplatten grundsätzlich dem gleichen Zweck dienen, verschiedene elektrische und mechanische Komponenten miteinander zu verbinden, haben beide Technologien ihren Platz im Leben. Während viele der gleichen Entwurfsregeln sowohl für starre als auch für flexible Leiterplatten verwendet werden, erfordern flexible Leiterplatten aufgrund ihrer zusätzlichen Fertigungsprozessschritte einige zusätzliche Regeln. Und auch wenn starre Leiterplatten zumindest anfänglich weniger kosten mögen, sollte man die Gesamtbetriebskosten eines Designs unbedingt in Betracht ziehen, bevor Flex-Schaltungen zu teuer sind.

Schließlich ist es wichtig zu wissen, dass nicht alle Board-Häuser flexible Leiterplatten herstellen können. Bevor Sie mit einem flexiblen Schaltungsdesign beginnen, sollten Sie mehrere Board-Häuser interviewen und über flexible Leiterplatten-Konstruktionsoptionen und die damit verbundenen Kosten sprechen.