Häufige Probleme bei Flex-PCBs und deren Lösung

Flexible PCBs sind eine enorme Innovation in der Welt der Leiterplatten. Anstatt an eine starre Struktur gebunden zu sein, können diese Leiterplatten gebogen, geformt und verdreht werden, um Ihrer Anwendung zu entsprechen. Einige moderne Anwendungen wären ohne sie unmöglich. Doch wie Sie vielleicht festgestellt haben, wenn Sie mit Flex-PCBs arbeiten, können einige Probleme bei flexiblen Leiterplatten auftreten.

Warum entstehen Probleme bei flexiblen Leiterplatten?

In den meisten Fällen entstehen flexible Leiterplatten-Probleme, weil Designer an das Design starrer Leiterplatten gewöhnt sind und Flex-Leiterplatten nach denselben Prinzipien entwerfen. Flex-Leiterplatten sind jedoch keine starren Leiterplatten und erfordern ihr eigenes flex-freundliches Design.

Welche häufigen Arten von Flex-Leiterplatten-Problemen treten auf?

Einige der häufigsten Probleme bei flexiblen Leiterplatten sind:

• Lötstopplack-/Coverlay-Öffnungen nicht breit genug: Während der Fertigung ist eine gewisse Formänderung der flexiblen Schaltung zu erwarten. Prozesse wie Kupferbeschichtung, Ätzen und Bimsstein-Schleifen haben zwangsläufig Auswirkungen. Designer, die an starre Leiterplatten gewöhnt sind, lassen jedoch oft nicht genügend Toleranz für Coverlay, Stanzwerkzeuge, Steifverstärker (Stiffener) oder den Kleberquelldruck (Adhesive Squeeze) durch die Coverlay-Dielektrikum-Laminierung. Da beim Design kundenspezifischer Flex-Schaltungen so viele komplexe Prozesse zu berücksichtigen sind, ist es wichtig, sicherzustellen, dass die Öffnungen im Coverlay breit genug sind.

• Lötstellen zu nah am Biegepunkt: Der Punkt, an dem das Lot mit der Kupferleiterbahn verbunden ist, ist die Lötstelle. Durch das Lot ist sie deutlich steifer als der Rest der Kupferbahn. Bei einer starren Leiterplatte ist dies meist kein Problem. Bei einer Flex-Platine führt eine Lötstelle zu nah an der Biegezone des Substrats zu einem gerissenen Lötpad oder Delaminierung – beides führt wahrscheinlich zum Platinenausfall.

• Abstand zwischen Lötpads: Da Sie die Lötstopplack-/Coverlay-Öffnungen bei einer flexiblen Leiterplatte größer machen müssen, riskieren Sie, die Kanten benachbarter Leiterbahnen freizulegen, wenn Sie diese zu nah an das Lötpad routen. Das Ergebnis können Kurzschlüsse durch Lötbrücken zwischen Stecker-Pads oder Pins sein. Wichtig: Designen Sie Ihre flexible Leiterplatte mit größerem Abstand zwischen jedem Lötpad und seinem benachbarten leitfähigen Trace, um die größeren Coverlay-Öffnungen zu kompensieren.

• Spannungspunkte in Leiterbahnen (Stress Points in Conductors): Ein häufiges Problem, das Designer starrer Leiterplatten bei flexiblen Leiterplatten feststellen, ist die Erzeugung von Spannungspunkten. Leiterbahn-Anordnungen, die für starre Leiterplatten geeignet sind – wie solche mit spitzen Winkeln an der Basis von Lötpads oder scharfen Ecken – funktionieren nicht bei faltenden, biegbaren Flex-Platinen, sobald der Anwender die Platine in seiner Anwendung biegt. Wird der Bereich mit dem Spannungspunkt gebogen, sind Risse oder Delaminierung wahrscheinlich.

• Übereinanderliegende Leiterbahnen (Stacked Traces): Es ist wichtig, dass das Kupfer in der Neutralachse einer Biegung bleibt. Wenn Leiterbahnen auf beiden Seiten des Dielektrikums genau übereinander liegen, reißen Leiterbahnen auf der Außenseite des Biegeradius oft, wenn die Schaltung gebogen wird, falls die Spuren auf gegenüberliegenden Seiten perfekt ausgerichtet sind. Je weiter die Spannung diese Leiterbahnen von der Neutralachse des gefalteten Bereichs wegdrückt, desto wahrscheinlicher ist ein Bruch. Durch Design des Bereichs als einzelne leitende Schicht können Sie dieses Problem umgehen.

Bei der Vermeidung von Flex-Leiterplatten-Problemen beginnt alles mit dem Design. Sie wollen Ihre flexiblen Leiterplatten von Flex-PCB-Experten designen und fertigen lassen, die diese Platinen bereits oft entwickelt haben und die korrekten Protokolle für diese spezielle Platine kennen.

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