So entwerfen Sie eine flexible Leiterplatte: Ein umfassender Leitfaden

Moderne Elektronikprodukte werden immer dünner, leichter und leistungsfähiger. Flexible Leiterplatten spielen dabei eine wichtige Rolle. Flexible Leiterplatten lassen sich biegen und falten und passen sich komplexen räumlichen Strukturen und dynamischen Arbeitsumgebungen an. Damit sind sie die beste Wahl für dünne und leichte Elektronikprodukte. Die Anwendungsmöglichkeiten flexibler Leiterplatten sind vielfältig. Sie finden breite Anwendung in Bereichen wie Wearables, Smartphones, Automobilelektronik, Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrt.

Die Entwicklung einer flexiblen Leiterplatte mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Fertigungsausbeute ist jedoch nicht einfach. Im folgenden Artikel erklären wir Ihnen systematisch, wie Sie eine flexible Leiterplatte entwerfen. Dieser Artikel hilft Ihnen bei der Entwicklung flexibler Leiterplatten, die funktionsstabil, fertigungsfreundlich und leistungsstark sind.

Flex-PCB verstehen

A flex PCB ist eine Leiterplatte aus flexiblen Substraten wie Polyimid oder Polyester. Sie lässt sich biegen, verdrehen und falten, ohne die Leiterbahnen zu beschädigen. Dank dieser Flexibilität können sich elektronische Systeme an kompakte, gekrümmte oder bewegliche Umgebungen anpassen.. Diese Flexibilität macht flexible PCBs abgesehen von starren Designs.

PCBs werden im Allgemeinen basierend auf mechanischen Eigenschaften in drei Typen eingeteilt:

Starr PCB: A harte Struktur, die nicht gebogen werden kann.

Flex PCB: Vollständig biegsam und äußerst anpassungsfähig;

Starr-Flex PCB: Abwägung struktureller und flexibler Anforderungen.

In diesem Artikel werden hauptsächlich flexible Leiterplatten erläutert. (flexible Leiterplatte)Flexible Leiterplatten werden häufig in Bereichen mit begrenztem Platz oder extrem hohen Zuverlässigkeitsanforderungen eingesetzt, beispielsweise in Smartphones, tragbaren Geräten, Automobilelektronik, medizinischen Implantaten und Luft- und Raumfahrtsystemen. Sie bieten Vorteile wie eine leichte Struktur und eine bessere Erdbebensicherheit und sind daher ideal für moderne Hochleistungselektronik. Wie gestaltet man also eine flexible PCB mit guter Leistung und stabilen Funktionen? Im nächsten Abschnitt werden wir schrittweise den Designprozess flexibler PCBs für dich.

Flex PCB Designprozess

Ein erfolgreicher Flex PCB Das Design erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung der Materialeigenschaften, der mechanischen Struktur, der elektrischen Leistung und der Herstellbarkeit.

Schritt 1. Anforderungen und Anwendungsziele klären

Alles ausgezeichnet flexible Leiterplatte Design beginnt mit einer klaren Definition der Anforderungen. Verschiedene Anwendungsgeräte stellen unterschiedliche Anforderungen an Leiterplatten. Bevor Sie also die Flex- PCB, müssen Sie zuerst überlegen, ob die Flex PCB wird in tragbaren Geräten, medizinischen Implantaten oder Automobilsensoren eingesetzt. In der frühen Phase des Designs'Dabei ist es wichtig, folgende Parameter zu klären: ① Anzahl der Lagen und erforderliche Flexibilität PCB Dicke ② Statisches oder dynamisches Biegen ③ Arbeitsumgebung (Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration usw.) ④ Anforderungen an Lebensdauer und Biegewechsel ⑤ Elektrische Leistungsziele wie Impedanzkontrolle und elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Diese frühen Entscheidungen werden die wichtigste Grundlage für die gesamte Flex-Entwicklung sein. PCB Designprozess.

Schritt 2. Materialauswahl

Der zweite Schritt ist die Materialauswahl. Die Materialwahl wirkt sich direkt auf Flexibilität, Haltbarkeit und Kosten aus. Zu den gängigsten Materialien für flexible Leiterplatten gehören:

Basismaterial: Es wird empfohlen, Polyimid (PI) zu wählen, da es eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und mechanische Flexibilität aufweist. Natürlich sind auch andere Materialien akzeptabel, aber PET-Material wird aufgrund seiner schlechten thermischen Eigenschaften nicht für den Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen oder dynamischer Biegung empfohlen.

Decklage: Für gekrümmte Bereiche eignet sich die Verwendung von Coverlay anstelle der herkömmlichen Lötstopplackschicht besser. Da herkömmliche flüssige Lötstopplackmaterialien auf flexiblen Leiterplatten zu Rissen neigen, wird ihre Verwendung nicht empfohlen.

Klebstoff: Wird zum Verkleben von Zwischenschichten oder zur Verstärkung von Platten verwendet. Es wird empfohlen, Acryl- oder Epoxidklebstoffe mit guter Hitzebeständigkeit und hoher Flexibilität zu wählen.

Kupferfolie: Empfohlen wird gewalztes, geglühtes Kupfer (RA), das sich besser zum Biegen eignet.

Die oben genannten Vorschläge zur Materialauswahl sind hilfreich. Bei der Entwicklung flexibler Leiterplatten sollte die Materialauswahl vor allem auf den spezifischen Anwendungsanforderungen des Produkts basieren.

Schritt 3. Entwurf der gestapelten Struktur

Ein gutes FPC-Design basiert auf einer sinnvollen Laminatstruktur. Nur so können die elektrische Leistung und die mechanische Stabilität der Flex-Leiterplatte gewährleistet werden. Einlagige Flex-Leiterplatten eignen sich typischerweise für einfache, statische und kostengünstige Anwendungen. Doppellagige oder mehrlagige Flex-Leiterplatten eignen sich für Schaltungen mit komplexen Leiterbahnen oder für solche, die eine Abschirmung erfordern. Die kombinierte starr-flexible Leiterplatte integriert den starren und den flexiblen Bereich zu einem Ganzen und eignet sich daher besser für Anwendungen, die ein Gleichgewicht zwischen Struktur und Flexibilität erfordern.

Es wird empfohlen, während der Planung Stapelsimulationstools zu verwenden. Alternativ können Sie sich mit dem Hersteller der flexiblen Leiterplatte in Verbindung setzen, um das geeignete Strukturdesign zu bestimmen.

Schritt 4. Schematischer Entwurf und Schaltungsdefinition

Nachdem Materialien und Struktur festgelegt sind, kann mit der Entwurfsphase begonnen werden. Bei der Erstellung des Schaltplans können folgende gängige Flex-PCB-Designsoftwares als Hilfsmittel verwendet werden: Altium Designer, KiCad (Open Source), Cadence Allegro und Mentor Graphics PADS. Hinweis: Der Schaltplan sollte alle Signal-, Strom- und Erdungskabelverbindungen sowie voreingestellte Funktionsmodule wie Hochgeschwindigkeitssignale, Differenzialpaare und Filter enthalten.

Schritt 5. Layout-, Verdrahtungs- und Designregeln

In dieser Phase ist es notwendig, die Designregeln für flexible Leiterplatten strikt einzuhalten, um die elektrische und mechanische Zuverlässigkeit des flexiblen Bereichs zu gewährleisten. Im Folgenden finden Sie einige unserer Vorschläge:

① Es wird empfohlen, Bögen oder 45-Grad-Biegungen zu verwenden und scharfwinklige Verlegungen zu vermeiden. Hinweis: 90-Grad-Kurven sind verboten.

② Verbreiten Sie die Verkabelung im gekrümmten Bereich. Dies trägt zu einer gleichmäßigen Spannungsverteilung bei und verbessert die Haltbarkeit.

③ Verwenden Sie eine Gittererdungsschicht, um die Flexibilität zu erhöhen und das Risiko von Kupferrissen zu verringern.

④ Platzieren Sie keine Durchkontaktierungen in gekrümmten Bereichen.

⑤ Verwendet eine Tropfenbehandlung und Verankerungsdurchkontaktierungen zur Verstärkung der Lötpads.

⑥ Erfüllen Sie den Mindestbiegeradius. (Bei dynamischen Anwendungen beträgt er im Allgemeinen das Zehnfache der Plattendicke.)

Zusätzlich zu diesen Vorschlägen empfehlen wir, sich auf den IPC-2223-Standard zu beziehen und ihn mit den vom Hersteller bereitgestellten Richtlinien für das Design und die Montage flexibler Leiterplatten zu kombinieren.

Schritt 6. Überprüfung der mechanischen Struktur und Herstellbarkeit

Bevor Sie die Verdrahtung abschließen, sollten Sie am besten eine DFM-Kooperationsprüfung mit dem Hersteller der flexiblen Leiterplatte durchführen. Besonderes Augenmerk sollte auf die Position und Dicke der Verstärkungsplatte, den Steckertyp (z. B. ZIF-Pads), Löt- und Montagetoleranzen, die Panelisierungsmethode usw. gelegt werden.

Schritt 7. Designprüfung und -verifizierung

Nach Abschluss der DFM-Prüfung werden die Design- und elektrischen Regeln mithilfe der Flex-PCB-Designsoftware geprüft. Wichtige Prüfpunkte: Linienbreite/Linienabstand, Padgröße und -abstand, Fensteröffnungsposition der Deckschicht und Freihalten eines Freibereichs (Keep-out) im Biegebereich. Bei flexiblen Hochgeschwindigkeitsschaltungen sollten zusätzlich Impedanzsimulation und thermische Analyse durchgeführt werden.

Schritt 8. Probenahme und Funktionsprüfung

Nach Abschluss der Designprüfung und -verifizierung kann der Flex-PCB-Prototyp zur Erstprüfung eingereicht werden. Der Flex-PCB-Prototyp stellt sicher, dass das Design den Erwartungen in der realen Umgebung entspricht. Nach Fertigstellung des Prototyps sollten Funktionstests durchgeführt werden. Zu den Testinhalten gehören die Überprüfung der Konnektivität und Impedanz, Biegefestigkeits- und mechanische Ermüdungstests, EMV/EMI-Leistungstests sowie Tests der Steckverbinderlöt- und -anpassungsgenauigkeit.

Schritt 9. Chargenproduktion und Qualitätskontrolle

Nach der korrekten Designprüfung können flexible Leiterplatten in Serie produziert werden. Es ist notwendig, ein vollständiges Produktionsdatenpaket mit Gerber-Dateien, Stückliste, Lagendiagrammen, Koordinatendateien und Testprozessanweisungen vorzubereiten. Gleichzeitig sollte während des Produktionsprozesses auf die Qualitätskontrolle geachtet werden. Die Qualitätskontrolle sollte folgende Aspekte abdecken:

① Entspricht den Prüfnormen IPC 6013 und IPC 610

② Führen Sie automatische optische AOI-Inspektionen und Röntgeninspektionen durch

③ Strenge Kontrolle der starr-flexiblen Übergangszone und der Maßtoleranzen

④ Die Dicke und Materialkonsistenz von Flex-PCBs sind vereinheitlicht

Die oben genannten Schritte stellen einen vollständigen Flex-PCB-Designprozess dar, der vom Design über das Prototyping bis zur Massenproduktion effizient durchgeführt werden kann. Diese Tabelle fasst einige kWichtige Überlegungen zu Flex PCB Design.

Ein führender Flex PCB Hersteller - PCBASIC

PCBasic konzentriert sich auf hochwertige flexible PCB Fertigung und Flex PCB Montage und kann Rapid Prototyping und Massenproduktion unterstützen. Die Wahl eines geeigneten Flex PCB Hersteller ist von entscheidender Bedeutung, und PCBasic ist genau solch ein zuverlässiger und vertrauenswürdiger Flex PCB Hersteller.

✅ Warum sollten Sie sich PCBasic als Ihr Flex PCB Partner?

Erweiterte Fertigungsmöglichkeiten: PCBasic unterstützt die Herstellung von einschichtigen, doppelschichtigen und mehrschichtigen Flex PCBs.

Hochpräziser Produktionsprozess: PCBasic ist mit branchenführenden Geräten für Laserbohren, Impedanzkontrolle, Präzisionsmontage und andere Anwendungen ausgestattet. in der Lage, hohe Anforderungen an flexible PCB Montageanforderungen.

Schneller Prototyping-Service: Der Flex PCB Prototypenservice bereitgestellt von PCBASIC ist hocheffizient und kann den Produktentwicklungs- und Designverifizierungsprozess beschleunigen.

Zertifizierung des Qualitätssystems: PCBasic hält sich strikt an internationale Standards wie IPC-6013 und ISO 9001 und stellt so sicher, dass jede flexible Leiterplatte eine hohe Zuverlässigkeit und Konsistenz aufweist.

Von der Unterhaltungselektronik bis hin zu Luft- und Raumfahrtanwendungen, PCBasic unterstützt Kunden dabei, hochpräzise und leistungsstarke Produkte zu erreichen. Ob Entwicklungspartner oder langfristiger Produktionslieferant – PCBasic ist Ihr zuverlässiger Flex PCB Hersteller.

Fazit

Flex PCB Beim Design geht es nicht nur um das Zeichnen von Schaltplänen; es umfasst auch die Materialauswahl, Verdrahtungsregeln, mechanische Eigenschaften und Fertigungsanpassungen. Diese Elemente interagieren miteinander und bestimmen die Leistung und Zuverlässigkeit der Leiterplatte in praktischen Anwendungen. Bevor die Flex-Leiterplatte formal entworfen wird, PCBmüssen wir zunächst die funktionalen Anforderungen und die endgültige Verwendung der Leiterplatte ermitteln. Um sicherzustellen, dass das Designergebnis reibungslos in die Produktionsphase übergeht, ist es außerdem wichtig, die systematische Flex-Methode zu befolgen. PCB Designrichtlinien.

Nachdem das Design abgeschlossen ist, wählen Sie einen erfahrenen Flex PCB Designhersteller, wie PCBasic kann Ihnen helfen, Ihren Weg vom Konzept zum Endprodukt zu beschleunigen.

Über PCBasic

Zeit ist Geld in Ihren Projekten – und PCBasic versteht es. PCGrundlagen ist eine Unternehmen für Leiterplattenbestückung das jedes Mal schnelle, einwandfreie Ergebnisse liefert. Unsere umfassende PCB-Bestückungsdienstleistungen Wir bieten Ihnen bei jedem Schritt kompetente technische Unterstützung und gewährleisten so höchste Qualität bei jedem Board. Als führender Hersteller von Leiterplattenbestückungen, Wir bieten eine Komplettlösung, die Ihre Lieferkette optimiert. Arbeiten Sie mit unseren fortschrittlichen PCB-Prototypenfabrik für schnelle Bearbeitungszeiten und hervorragende Ergebnisse, auf die Sie sich verlassen können.