Der Vergleich ist nicht symmetrisch
Eine starre Platine ist eine Struktur. Eine flexible Schaltung ist ein bewegtes Teil. Ihre Zuverlässigkeit ohne Angabe der Bewegung zu vergleichen, ist wie ein Halter mit einem Scharnier zu vergleichen.
Als statische Biegung genutzt, also einmal bei der Bestückung geformt und dann fixiert, ist eine flexible Schaltung extrem zuverlässig: kein Steckverbinder, der sich löst, kein Draht, der ermüdet, und der Leiter ist zwischen Polyimid und Coverlay eingebettet. Die Ausfälle, die Kabelbäume an der Crimpstelle plagen, existieren hier gar nicht.
Als dynamisches Scharnier genutzt, wird Zuverlässigkeit zu einer Designzahl: Biegeradius, Kupferdicke, Lage des Kupfers zur neutralen Faser und die geforderte Zyklenzahl.
Die vier Ausfallarten
- Leiterermüdung. Kupfer reißt bei wiederholter Biegung auf der Außenseite eines engen Radius. Das ist eine Funktion der Dehnungsamplitude, und die Amplitude folgt aus Radius und Abstand des Kupfers zur neutralen Faser.
- Delamination von Coverlay oder Kleber. Wärme, Feuchtigkeit und Biegung brechen die Verbindung zusammen, meist ausgehend von einer Kante oder einem Fenster.
- Hülsenriss. Eine durchkontaktierte Bohrung im Biegebereich ist ein starres Rohr in einer bewegten Folie; sie reißt am Übergang von der Hülse zum Pad.
- Pad-Ablösung. Eine Lötstelle nahe der Biegung bündelt die Dehnung an der Pad-Kante, bis sich das Kupfer von der Folie löst.
Nichts davon ist ein Materialfehler. Jede dieser Ursachen ist in einer Designprüfung sichtbar, und jede ist im Layout günstiger zu beheben als in einer zurückgesandten Charge.
Statisch und dynamisch sind verschiedene Spezifikationen
Für eine einmal geformte Biegung gilt als Arbeitsregel ein Radius von mindestens dem Zehnfachen der Flexdicke, mit ausgewogenem Kupfer und ohne Bohrungen in der Biegung. Für eine Biegung, die sich im Betrieb bewegt, reicht dieser Abstand bei Weitem nicht: Der Radius wächst etwa um eine Größenordnung, das Kupfer wird dünner, und der Aufbau wechselt im Biegebereich möglicherweise auf eine einzige leitfähige Lage.
Die Qualifikation folgt dann der Anwendung: ein Biegewechseltest mit dem Radius und Hub, die das Produkt nutzt, Temperaturwechsel für den Bestückungsprozess und Sicht- und Maßprüfungen gegen die Abnahmeklasse auf der Zeichnung. Starre Platinen werden hier nach IPC-6012B und IPC-A-600H abgenommen; das flexible Gegenstück ist IPC-6013, und die Klasse gehört auf die Zeichnung statt in eine Annahme.
Was Sie festlegen sollten
Geben Sie an, ob die Biegung statisch oder dynamisch ist, den Radius, den Faltwinkel, die Zyklenzahl wenn sie sich bewegt, und den Temperaturbereich. Diese fünf Antworten entscheiden Lagenaufbau, Kupfergewicht und Prüfplan, und sie sind der Grund, warum zwei flexibel aufgebaute Platinen mit identischen Gerberdaten sehr unterschiedliche Lebensdauern haben können.
Substrat- und Kupferbereiche stehen auf der Seite für flexible Leiterplatten und der Kapazitätsseite; die Layoutregeln, die die Biegeleben schützen, sind in den Flex-Ausfallhinweisen beschrieben.
