Ein starrerflexible Leiterplatte ist ein neuartiger Leiterplattentyp, der die Haltbarkeit starrer Leiterplatten mit der Flexibilität flexibler Leiterplatten (FPC) vereint. Starrflexible Leiterplatten bieten unter allen Leiterplattentypen die höchste Widerstandsfähigkeit gegen raue Umgebungsbedingungen und sind daher bei Herstellern von Industriesteuerungen, Medizin- und Militärgeräten beliebt. WonderfulPCB erhöht zudem schrittweise den Anteil starrflexibler Leiterplatten an seiner Gesamtproduktion.
Die Vorteile von Starrflex-Leiterplatten liegen in ihren hervorragenden Eigenschaften sowohl starre Leiterplatte und flexible FPCs. Sie lassen sich falten, biegen und sparen Platz, ermöglichen aber dennoch das komplexe Schweißen von Komponenten. Im Vergleich zu herkömmlichen Kabeln bieten sie eine längere Lebensdauer, zuverlässigere Stabilität und sind weniger anfällig für Brüche, Oxidation oder Ablösung, was die Produktleistung deutlich verbessert. Starrflexible Leiterplatten haben jedoch einige Nachteile: Ihre Produktion umfasst zahlreiche Prozesse, ist schwierig herzustellen, hat eine geringe Ausbeute, erfordert viel Material und Arbeit, was sie teuer macht und einen längeren Produktionszyklus mit sich bringt.
Welche Anwendungen gibt es für Starrflex- PCB?
1.Industrielle Anwendung – Dies umfasst Anwendungen in Branchen wie dem Militär und der Medizin. Die meisten Industrieteile erfordern Präzision, Sicherheit und Langlebigkeit. Daher sind für starrflexible Leiterplatten hohe Zuverlässigkeit, hohe Präzision, geringer Impedanzverlust, hervorragende Signalübertragungsqualität und Langlebigkeit erforderlich. Aufgrund der Komplexität des Prozesses ist das Produktionsvolumen jedoch gering und der Stückpreis relativ hoch.
2. Mobiltelefone – Häufige Anwendungen von Starrflex-Leiterplatte Zu den Komponenten von Mobiltelefonen gehören das Scharnier von faltbaren Telefonen, Kameramodule, Tastaturen und HF-Module.
3.Consumer Elektronik Im Konsumgüterbereich sind DSC (Digital Still Cameras) und DV (Digital Video) repräsentative Geräte, die die Entwicklung von Starrflex-Leiterplatten vorantreiben. Sie verbinden verschiedene Leiterplatten und Komponenten dreidimensional und vergrößern so die nutzbare Fläche der Leiterplatte bei gleichbleibender Schaltungsdichte. Dies verbessert die Schaltungskapazität und reduziert Einschränkungen bei der Signalübertragung sowie Montagefehler. Da Starrflex-Leiterplatten zudem leicht, dünn und flexibel sind, tragen sie zur Reduzierung von Produktgröße und -gewicht bei.
4.Automobilindustrie – In Fahrzeugen werden starrflexible Leiterplatten beispielsweise zum Verbinden von Tasten am Lenkrad mit der Hauptplatine, zum Verbinden von Bildschirmen und Bedienfeldern in Fahrzeugvideosystemen, zum Steuern von Tasten an den Autotürverkleidungen, für Rückradar-Bildgebungssysteme, Sensoren (Luftqualität, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und spezielle Gassteuerung), Kommunikationssysteme, Satellitennavigation, Bedienfelder auf den Rücksitzen und externe Fahrzeugerkennungssysteme verwendet.
Wichtige Punkte bei der Herstellung von starrflexiblen Leiterplatten
Die Entwicklung von FPCs und PCBs führte zur Entstehung der starr-flexiblen PCB, die durch die Kombination von flexible Leiterplatten und starre Leiterplatten durch Verfahren wie Laminierung. Der entscheidende Punkt bei der Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten liegt im Laminierungsprozess, insbesondere an der Verbindung zwischen flexiblen und starren Abschnitten. Während eigenständige PCB- oder FPC-Laminierungsverfahren ausgereift sind, bleibt die Kombination dieser beiden Typen in starr-flexiblen Leiterplatten eine Herausforderung für Hersteller.
- Durch den Einsatz von Vakuum-Laminiergeräten wird durch konstanten Druck und Temperatur eine optimale Haftung und Materialverbindung gewährleistet.
- Es müssen geeignete Deckschichtmaterialien ausgewählt werden: Eine weiche Deckschicht kann Metallspuren und Muster auf der Oberfläche aufweisen, während ein zu hartes Material Unterdruck und Blasen verursachen kann.
Herausforderungen bei der Herstellung von starrflexiblen Leiterplatten
Die Herstellung von starrflexiblen Leiterplatten erfordert komplexe Prozesse, und bestimmte Schlüsseltechnologien und Herausforderungen sind schwer zu beherrschen. Die Unterschiede in Struktur und Material zwischen flexiblen und starren Leiterplatten führen zu erheblichen Unterschieden in der Dimensionsstabilität. Daher ist die Wahl geeigneter Materialien für eine korrekte Ausrichtung entscheidend.
Für den flexiblen Abschnitt:
- Weiche Materialien müssen mithilfe einer Trägerplatte durch die Produktionslinie geführt werden, um Staus und Verschwendung zu vermeiden.
- Die präzise Handhabung der einzelnen Schichten ist für die Ausrichtung von entscheidender Bedeutung, insbesondere aufgrund der Empfindlichkeit von Polyimidmaterialien gegenüber starken alkalischen Lösungen, die zu Schwellungen führen können.
- Die Laminierungsqualität kann durch die Verwendung geeigneter Puffermaterialien wie Polypropylenfolie oder PTFE-Platten verbessert werden, um die Bindung zwischen den Schichten zu verbessern.
Für den starren Abschnitt:
- Gewährleisten Sie eine gleichmäßige Maserung des Glasfasergewebes und vermeiden Sie thermische Spannungen während der Laminierung, um ein Verziehen zu verhindern.
- Kontrolle der Ausdehnung und Kontraktion während der Laminierung, insbesondere bei flexiblen Abschnitten.
- Flexfenster können je nach Plattenstruktur und -dicke entweder im Vorfräs- oder im Nachfräsverfahren bearbeitet werden.
Auswirkungen steigender Rohstoffpreise auf die Kosten starrflexibler Leiterplatten
Seit September 2020 sind die Preise für CCL (kupferkaschiertes Laminat) aufgrund von Rohstoffknappheit und starker Nachfrage deutlich gestiegen. Der Anstieg der Rohstoffkosten, insbesondere für Kupfer, Glasfaser und Harz, hat die CCL-Preise um bis zu 100 % in die Höhe getrieben. Dieser Preisanstieg hatte jedoch relativ geringe Auswirkungen auf die Kosten für starrflexible Leiterplatten, da die Materialkosten im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten einen geringeren Anteil an den Gesamtkosten ausmachen.
Qualitätskontrollpunkte bei der Herstellung von starrflexiblen Leiterplatten für Kameramodule
Die Herstellung von starrflexiblen Leiterplatten für Kameramodule ist aufgrund des geringen Abstands (2–3 mil) zwischen COB (Chip-on-Board) und PAD sowie der Notwendigkeit von Oberflächenbehandlungen wie ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold), die zu seitlichen Ätzungen führen können, besonders schwierig. Um dieses Problem zu lösen, müssen zwei Herausforderungen bewältigt werden:
- Feine Linienätzung Für die Bearbeitung kleiner COB-PAD-Größen sollten LDI-Belichtungsgeräte (Laser Direct Imaging) verwendet werden, da diese eine höhere Auflösung als herkömmliche Geräte bieten. Dies hilft, Fehlausrichtungen während der Belichtung zu vermeiden.
- Lötmasken-Seitenätzkontrolle – Es sollte eine feinere Lötstopplacktinte verwendet werden, um die Poren in der Tinte zu reduzieren, die sonst zu hohen Seitenbeschichtungsraten und Kurzschlüssen während der Oberflächenbehandlung führen würden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass starrflexible PCB-Prototyping und die Herstellung stellen aufgrund ihrer Materialstruktur und Anwendungen einzigartige Herausforderungen dar und erfordern in jedem Produktionsschritt Anpassungen zur Optimierung der Prozesse und Parameter.
