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Fünf Flex-Ausfälle, die im Layout entstehen

Die meisten Flex-Defekte sind eingeplant, nicht eingebaut. Sie entstehen, weil FR-4-Gewohnheiten auf eine Schaltung übertragen werden, die sich bewegen wird.

Hitech Circuits Engineering-Desk

Shenzhen, China · PCB-Fertigung und -Bestückung

2 Min. Lesezeit

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Fachliche Prüfung: Prozesswerte geprüft gegen unser veröffentlichtes Leistungsblatt.

Eine Gewohnheit hinter allen fünf

Ein starres Design verzeiht viel: Der Lack deckt, was er deckt, ein Via darf überall liegen, ein Pad darf neben einer Leiterbahn sitzen, und nach der Bestückung bewegt sich nichts. Auf einer flexiblen Schaltung wird jede dieser Annahmen zur Ausfallart, weil das Teil sich biegen soll, oft tausendfach.

1. Zu enge Coverlay-Öffnungen

Coverlay ist eine Folie mit Kleber, geschnitten und laminiert, keine gedruckte Lage. Passung, Stanzzugabe und Kleberaustritt verschieben die Öffnung, also landet ein wie eine Lötstopplack-Öffnung bemessenes Fenster am Ende entweder voll Kleber oder auf der Nachbarbahn. Großzügige Öffnungen und großzügige Abstände dazwischen sind die Lösung.

2. Lötstellen innerhalb der Biegung

Lötzinn ist deutlich steifer als Kupfer. Eine Lötstelle nahe der Biegung macht aus der Pad-Kante ein Scharnier, und dort reißt das Kupfer zuerst. Lötstellen gehören in verstärkte oder starre Bereiche; die Biegung bleibt blank.

3. Pad-Abstände, die die größere Öffnung ignorieren

Wächst die Coverlay-Öffnung, muss der Abstand zwischen benachbarten Pads mitwachsen. Sonst legen die vergrößerten Fenster die Kanten benachbarter Leiter frei, und der Bestückungsprozess überbrückt sie. Die Fähigkeit von 0,002″ Leiterbahn und Abstand ist keine Einladung, sie zwischen Steckverbinder-Pads auszureizen.

4. Scharfe Ecken und spitze Übergänge

Eine 90°-Ecke im Leiter ist auf einer starren Platine eine Spannungsspitze und auf einem Flex ein Rissstarter. Übergänge werden verjüngt, Ecken gerundet und der Übergang in ein Pad mit Tropfenform ausgeführt.

5. Kupfer über der neutralen Faser gestapelt

Zwei Kupferlagen direkt übereinander in einer Biegung setzen eine von ihnen in jedem Zyklus unter Zug. Die Dehnung ist proportional zum Abstand von der neutralen Faser, also ist die Lösung geometrisch: Lagen versetzen, das Kupfer in der Biegung dünner machen oder dort eine einzige leitfähige Lage nutzen.

Sie vor dem Werkzeugbau finden

Alle fünf sind im DFM sichtbar, und alle fünf sind im Layout günstig und danach teuer zu beheben. Eine Prüfung, die den Biegebereich, die Steckverbinderzungen und die Coverlay-Zeichnung durchgeht, findet die meisten; der Rest zeigt sich im Biegeversuch, und deshalb lohnt es sich, ein Erstmuster vor der Serie zu zyklieren.

Die Bereiche für Substrat, Coverlay und Verstärkung stehen auf der Seite für flexible Leiterplatten; wo der Flex auf einen starren Abschnitt trifft, gelten die Rigid-Flex-Regeln.

Technische Spezifikationen

Minimale Leiterbahn / Abstand
0,002″ (3 mil)
Coverlay-Dicke
12–25 µm
Kleberdicke
12–35 µm
Kupferdicke
0,5–2 oz
Minimale Bohrung
0,006″

Häufig gestellte Fragen

  • Warum müssen Coverlay-Öffnungen größer sein als eine Lötstopplack-Öffnung?

    Coverlay ist eine kaschierte Folie mit Kleberschicht, kein gedruckter Lack. Sie wird gestanzt oder lasergeschnitten, unter Druck gebunden, und der Kleber quillt beim Laminieren heraus; die Passung wandert mit dem Polyimid, wenn es sich dehnt. Die Öffnung muss also Schnitttoleranz, Passung und Kleberfluss aufnehmen. Eine zu kleine Öffnung lässt Kleber auf dem Pad, ein zu enger Abstand zwischen Öffnungen legt die Nachbarbahn frei.

  • Wie nah darf eine Lötstelle an eine Biegung?

    Sie gehört außerhalb des Biegebereichs. Lötzinn ist starr, und eine Lötstelle in einem flexiblen Abschnitt bündelt die Dehnung an der Pad-Kante, bis sich das Kupfer löst oder das Coverlay delaminiert. Lötstellen sitzen in verstärkten oder starren Bereichen, und der Abstand zur Biegung ergibt sich aus dem in DFM vereinbarten Keepout, nicht aus einer festen Zahl.

  • Warum versagen übereinanderliegende Leiterbahnen in der Biegung?

    Kupfer auf der Außenseite einer Biegung steht unter Zug, Kupfer auf der Innenseite unter Druck. Liegen Leiterbahnen auf beiden Folienseiten direkt übereinander, sitzt das Paar weit von der neutralen Faser entfernt, und die äußere Bahn nimmt in jedem Zyklus die volle Dehnung. Ein Versatz der Lagen oder eine einzige leitfähige Lage durch die Biegung bringt das Kupfer zurück zur neutralen Faser.

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