Flex-Leiterplatten: Materialien und Aufbau für langlebige, leistungsstarke PCBs

Flexible Leiterplatten finden in einer Vielzahl von Anwendungen Einsatz. Sie lassen sich sicher in kleine und komplexe Elektronik einbauen und eignen sich daher ideal für moderne Geräte wie Smartphones. In hochbeanspruchten Anwendungen absorbieren sie Stöße und Vibrationen mühelos.

Materialien für flexible Leiterplatten

Während herkömmliche PCBs meist auf Glasfaser- oder Metallbasis basieren, besteht der Kern flexibler Leiterplatten aus einem flexiblen Polymer. Die Mehrheit der Flex-PCBs verwendet Polyimid (PI) als Substratmaterial. PI-Film wird beim Erhitzen nicht weich, bleibt aber nach dem Aushärten flexibel. Viele thermoplastische Harze wie PI werden nach dem Erhitzen starr, was PI zu einem überlegenen Material im Flex-PCB-Bau macht. Standard-PI-Film bietet zwar keine gute Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Risse, doch die Wahl eines verbesserten PI-Films mildert diese Probleme.

Eine Flex-Leiterplatte benötigt zudem einen Klebstoff oder ein spezielles Basismaterial, damit die Schichten haften. Früher nutzten Hersteller ausschließlich Klebstoffe, was jedoch die Zuverlässigkeit der PCB verringerte. Um dies zu beheben, entwickelten sie klebstofffreies PI, das ohne Klebstoff mit Kupfer haftet. Dieses Material ermöglicht dünnere Designs mit geringerem Risiko von Via-Brüchen. Anstelle einer Lötstoppmaske zum Schutz der Flex-Schaltung verwenden Hersteller ein Coverlay-Film, ebenfalls aus PI gefertigt. Soll ein Bereich der Flex-PCB starr sein, kann der Hersteller an dieser Stelle einen Steifverstärker laminieren, allerdings kann das Signal nicht zwischen Flex- und Starrbereich wandern.

Materialien für Rigid-Flex PCBs

Eine Rigid-Flex-Leiterplatte verbindet starre PCB-Materialien mit flexiblen Materialien. Das Ergebnis: Die Platine biegt sich nur an bestimmten Stellen, bleibt aber insgesamt flexibel und gewinnt an Festigkeit. Wenn das Signal zwischen starr und flexibel übertragen werden soll, ist ein Rigid-Flex-Design erforderlich. Im flexiblen Teil ähnelt der Aufbau einem typischen Flex-Circuit, während die starren Bereiche Materialien wie herkömmliche starre PCBs aufweisen – oft Glasfaser als Substrat. Mehrlagige Rigid-Flex-PCBs enthalten zusätzlich Prepreg-Glasfaser als mittlere Substratschichten.

Beliebte Layer-Stackups für Flex-Leiterplatten

Ein- und zweilagige Flex-Schaltungen weisen gängige Stackups auf, die in vielen Elektronikanwendungen vorkommen. Ein einlagiger Flex-Circuit umfasst oft Steifverstärker aus druckempfindlichem Klebstoff (PSA) und FR-4-Glasfaser. FR-4-Stücke stabilisieren beide Enden der PCB, während eine dünne PSA-Schicht der Mitte Steifigkeit verleiht. Da zweilagige Flex-PCBs vielfältige computerbezogene Anwendungen haben, besitzen sie häufig Zero-Insertion-Force (ZIF)-Verbinder. PI als Steifverstärker an den Enden gibt der Platine die nötige Flexibilität für den ZIF-Anschluss.

Rigid-Flex-PCBs haben verschiedene Aufbauvarianten; ein gängiger Ansatz umfasst vier starre und zwei flexible Lagen. Der Kern besteht aus klebstofffreiem PI, was Bruchrisiken reduziert. Darüber liegen zwei Prepreg-Lagen, die mit dem Coverlay-Klebstoff und den Coverlay-Schichten des Flex-Teils verbunden sind. Die starren Bereiche erhalten zusätzliche Lagen aus Kupfer, Glasfaser und Lötstoppmaske.

Die passende Flex-Leiterplatte für Ihre Anwendung wählen

Das Kundensupport-Team von MCL hilft Ihnen, die optimalen Materialien und den richtigen Aufbau für Ihre Flex- oder Rigid-Flex-PCB zu finden. Besuchen Sie unsere Kontaktseite, um uns online eine Nachricht zu senden.