Starrflex

08.03.2015

Design Starrflex-Leiterplatten sind mechatronische Bauteile. Neben der elektronischen Funktion muss den mechanischen Randbedingungen große Beachtung geschenkt werden. Weil die Entwurfsphase über die spätere Kostenstruktur maßgeblich entscheidet, muss eine Betrachtung aller ele...

Design

Starrflex-Leiterplatten sind mechatronische Bauteile. Neben der elektronischen Funktion muss den mechanischen Randbedingungen große Beachtung geschenkt werden. Weil die Entwurfsphase über die spätere Kostenstruktur maßgeblich entscheidet, muss eine Betrachtung aller elektrischen und mechanischen Schnittstellen bereits in der Phase der Konzeption erfolgen. Eine interdisziplinäre Zusammenarbeit bei der Entwicklung ist aus diesem Grund unabdingbar! In dieser Rubrik finden Sie nützliche Informationen, welche Ihnen dabei helfen, Ihre Leiterplatten in einem für Sie optimalen Design zu gestalten.

Trocknen

Trocknen von flexiblen und starrflexiblen Leiterplatten 

Trocknen vor dem Löten ist Pflicht!

  Flexible und starrflexible Leiterplatten mit Polyimid sind hygroskopisch, d. h. sie nehmen selbst bei normalen Raumbedingungen Feuchtigkeit aus der Luft auf. Eine getrocknete Polyimidfolie hat z. B. bereits nach wenigen Stunden wieder ihren Sättigungsgrad an Feuchtigkeit erreicht. Beim Lötprozess kann die absorbierte Feuchtigkeit explosionsartig verdampfen, wodurch es zu Schädigungen durch Delamination, Blasenbildung, Abrisse, etc. kommen kann. Die Originalverpackung ist nicht feuchtedicht.

Der Trocknungsprozess muss durch den Verarbeiter qualifiziert werden, die Trocknungs­empfehlungen dienen nur als ungefährer Erfahrungswert. Lesen Sie hier unsere ausführlichen Trocknungsempfehlungen!

Um den Ablauf des Trocknungsprozesses zu erleichtern und zu optimieren, können Sie dieses Planungssheet zur Unterstützung verwenden.

Erfahren Sie hier mehr über die Wechselwirkung zwischen Trocknungsprozessen und Oberflächeneigenschaften von flexiblen und starrflexiblen Substraten!
Lesen Sie hier einen ausführlichen Fachvortrag zu diesem Thema an!

Herstellverfahren

Herstellung einer Starrflex Leiterplatte

Abhängig vom Aufbau ist die Herstellung von starrflexiblen Leiterplatten unterschiedlich.

Beispielhaft wird hier die Herstellung eines Aufbaus 1F-1Ri dargestellt.
Der Fertigungsablauf ist weitgehend vergleichbar mit der Herstellung eines 4-Lagen Multilayer.
Unterschiede erkennt man in den Materialien und den zusätzlichen Fräsprozessen.

Kostenbetrachtung

Gesamtsystemkosten

Um den Einsatz von starrflexiblen Leiterplatten erfolgreich bewerten zu können, müssen die Gesamtsystemkosten betrachtet werden: diese setzen sich nicht nur aus den reinen Leiterplatten-Fertigungskosten, sondern beispielsweise auch aus Kosten der Produktentwicklung, der Bestückung, der Montage, der Tests und der Logistik zusammen.

Nur durch eine frühzeitige Abstimmung und Zusammenarbeit zwischen den Entwicklern und dem Leiterplattenhersteller ist eine Gesamt-Optimierung des Systems möglich.
Ein wesentlicher Punkt hierbei ist das Design-to-cost.

Lötfähige Oberflächen

Endoberflächen von Flex- und Starrflex Leiterplatten 

Folgende Lötoberflächen stehen für den Einsatz von 3D Technik zur Verfügung

  • Oberfläche HAL ist für Starrflex möglich, jedoch nicht (!) RoHS konform. Für Flex und FR4-Starrflex (semiflex) ist Oberfläche HAL nicht möglich!
     
  • Bleifrei HAL ist für die 3D Technik nicht zugelassen. Die hohen Prozeßtemperaturen und die Feuchteempfindlichkeit von Polyimid machen diese Oberflächenbehandlung unmöglich. Weiterhin ist die ungünstige Schichtdickenverteilung (1 bis 40 µm) sehr ungünstig für Fine Pitch Bauteile.
     
  • *Chemisch Zinn (chem. Sn): Starrflexible Leiterplatten mit Polyimid müssen vor dem Lötprozess getrocknet werden. Durch die bleifreien Lötprozesse mit höheren Temperaturen wird der Trockenprozess noch entscheidender, um das Risiko für Delaminationen zu minimieren. Lesen Sie hierzu auch unsere Trocknungsempfehlungen!

Durch die Wärmeeinwirkung beim Trocknen tritt bei den Löt-Oberflächen eine künstliche Alterung ein, die sich insbesondere bei chemisch Zinn negativ auf das Lötverhalten auswirkt. Hinzu kommt, dass der Beschichtungsprozess mit chemisch Zinn durch die aggressive Prozesschemie eine starke Materialbelastung darstellt und insbesondere die Stopplacksysteme schädigen kann (Unterwanderung).

Deshalb empfehlen wir für Flex- und Starrflexible Leiterplatten den Einsatz der Oberfläche smarttin®.

Lesen Sie hier kostenlos weitere wichtige Informationen zu dieser Oberfläche in Form eines Fachvortrags an!

Veröffentlichungen