Menü
Blog

Warum Werkzeugkosten für Flex- und Starr-Flex-Leiterplatten höher sind

Eine Flex-Werkzeuggebühr ist nicht nur ein einzelnes Werkzeug. Sie umfasst Coverlay, Verstärkungsmaterial, Umriss und Prüfung, wobei jedes Element sein eigenes Break-Even-Volumen hat.

Hitech Circuits Engineering-Desk

Shenzhen, China · PCB-Fertigung und -Bestückung

2 Min. Lesezeit

Veröffentlicht:

Zuletzt aktualisiert:

Fachliche Prüfung: Prozesswerte geprüft gegen unser veröffentlichtes Leistungsblatt.

Wohin die Werkzeugkosten fließen

Bei starren Leiterplatten bestehen die einmaligen Kosten hauptsächlich aus der Programmierung von Bohr- und Fräsarbeiten. Bei flexiblen oder starr-flexiblen Leiterplatten setzen sie sich wie folgt zusammen:

  • Werkzeuge für die Deckschicht – die Öffnungen müssen in eine Folie geschnitten werden, die sich während der Laminierung bewegt.

  • Werkzeuge für die Versteifung – Konturen aus PI, PET, FR-4 oder Edelstahl, separat zugeschnitten und verklebt.

  • Werkzeuge für die Konturen – Laser- oder Frästechnik für Prototypen, Stanzform für größere Stückzahlen.

  • Testvorrichtung – Flying Probe für Kleinserien, festverdrahtete Vorrichtung bei größeren Stückzahlen.

  • Träger- oder Panelrahmen – dünne flexible Panels benötigen eine Stützstruktur, um die SMT-Bestückung und das Reflow-Löten zu überstehen.

Jeder dieser Punkte hat seine eigene Gewinnschwelle. Daher kann ein Angebot für flexible Leiterplatten bei zehn Stück unrealistisch und bei zehntausend Stück wettbewerbsfähig erscheinen.

Prototypen- und Serienfertigung sind unterschiedliche Prozesse

Bei kleinen Stückzahlen halten Laserschneiden und -fräsen die Werkzeugkosten niedrig und ermöglichen Designänderungen ohne Werkzeugwechsel. Bei größeren Stückzahlen schneiden Stanzwerkzeuge oder passende Stempel- und Matrizensätze Teile deutlich schneller, und eine festverdrahtete Prüfvorrichtung ersetzt den fliegenden Messtaster. Beides erhöht die Vorlaufkosten und senkt den Stückpreis.

Die folgende Designentscheidung lautet nicht: „Welche Methode ist günstiger?“, sondern: „Wie viele Teile werden gefertigt, bevor sich die Werkzeugkosten amortisiert haben?“ Teile, die nie mehr als einige hundert Stück benötigen, sollten weiterhin lasergeschnitten werden, selbst wenn der Stückpreis höher ist.

Rigid-Flex-Platten erfordern zusätzliche Arbeitsschritte, nicht nur Werkzeuge

Eine Rigid-Flex-Platine besteht aus einem flexiblen Kern, der zwischen FR-4-Schichten laminiert ist. Die flexiblen Bereiche sind frei von Versteifungsmaterial und Prepreg. Das bedeutet mehr Kontrolle beim Laminieren, mehr Ausrichtungsschritte und einen Träger, der die flexiblen Enden während der Montage flach hält. Die Werkzeuge spiegeln diese Schritte wider: Der flexible Kern wird wie ein flexibles Material, die starren Abschnitte wie eine starre Platine bearbeitet, und beide müssen zueinander ausgerichtet werden.

Die Panelausnutzung ist Teil der Kosten

Flexible Panels sind auf 9,842″ × 19,685″ begrenzt, und die Bauteile sind in der Regel klein. Daher ist eine gut geplante Anordnung genauso wichtig wie der Chip selbst. Ein Layout mit großen ungenutzten Bereichen auf dem Panel amortisiert sich in jeder Charge, lange nachdem die Werkzeugkosten amortisiert sind.

So vergleichen Sie die Optionen

Stellen Sie die gesamte Baugruppe in eine Zeile: Platinenkosten, Steckverbinder, Kabel, Montageaufwand, Test und zu erwartende Ausfälle im Feld. Starrflex-Leiterplatten sind tendenziell die bessere Wahl, wenn ohnehin ein Steckverbinder benötigt würde und das Gehäuse eng ist; eine separate flexible Leiterplatte mit Steckverbinder ist tendenziell die bessere Wahl, wenn die Platinen groß sind und die Verbindung einfach ist.

Die Preisspannen beider Bauformen stehen auf der Seite für flexible Leiterplatten und der Seite für starr-flexible Leiterplatten; die Funktionsseite listet die prozessbedingten Grenzen auf, die den Werkzeugentscheidungen zugrunde liegen.

Technische Spezifikationen

Anzahl der Schichten
1–12 Schichten
Mindestzeilen-/Abstandsminimum
0,002″ (3 mil)
Mindestloch
0,006″
Maximale Platinengröße
9,842″ × 19,685″
Kupferdicke
0,5–2 oz

Häufig gestellte Fragen

  • Warum sind flexible Werkzeuge teurer als starre Werkzeuge?

    Für eine starre Leiterplatte werden Bohrdaten und ein Fräsprogramm benötigt. Eine flexible Leiterplatte benötigt zusätzlich Abdeckungsöffnungen, Konturen für die Versteifungen, die Bauteilkontur in einer dünnen Folie, die sich während des Laminierens bewegt, und oft einen Träger für die Handhabung. Jedes dieser Elemente erfordert einen separaten Werkzeugweg oder eine separate Matrize und wird manuell anhand der Konstruktionszeichnung erstellt. Der Entwicklungsaufwand für die Werkzeugherstellung macht einen großen Teil der Kosten aus.

  • Wann ersetzt ein Stanzwerkzeug aus Stahl das Laserschneiden?

    Bei der Serienfertigung werden Prototypen und Kleinserien lasergeschnitten oder gefräst, da dies kostengünstig ist und das Teil ohne neue Werkzeuge ausgetauscht werden kann. In der Serienproduktion kommt dann ein Stanzwerkzeug zum Einsatz, dessen Herstellung zwar teurer ist, das aber die Teile deutlich schneller fertigt. Der optimale Zeitpunkt hängt von der Teilegröße und -menge ab; üblicherweise amortisieren sich die zusätzlichen Werkzeugkosten bereits nach wenigen Tausend Stück.

  • Ist ein starr-flexibles Kabel teurer als ein flexibles Kabel plus ein Verbinder?

    Die Platine selbst ist in der Regel ausreichend. Der Vergleich muss jedoch die gesamte Baugruppe betrachten: Starrflex-Leiterplatten sparen zwei Steckverbinder, deren Verbindungsstellen, das Kabel und den Montageaufwand. Zudem werden die Fehlerquellen an diesen Verbindungen eliminiert. Bei kleinen Produkten mit beengten Gehäusen ist Starrflex-Leiterplatte oft kostengünstiger, selbst wenn die Platine selbst teurer ist.

Diesen Beitrag teilen

← Blog

Verwandte Fachbeiträge

Fordern Sie ein Angebot für Ihr PCB-Projekt an

Kostenlose technische Prüfung und Angebot für PCB-Fertigung, Bestückung, Bauteilbeschaffung und Box Build.