Flexible Leiterplatten

1. Einleitung
Flexible Leiterplatten haben sich in den letzten Jahren zunehmend als Schaltungsträger etabliert.

Hauptabnehmer für Flexible Leiterplatten sind die Technologiebranchen, in denen es auf folgende Eigenschaften und Vorteile ankommt:

  • Realisierung von kompakten, komplexen, raum- und gewichtsminimierenden Aufbauten
  • Dynamische und mechanische Biegebelastbarkeit
  • Definierte Eigenschaften der auf der Leiterplatte befindlichen Leitungssysteme (Impedanzen und Widerstände)
  • Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen durch Minimierung der Verbindungspunkte zwischen den Baugruppen
  • Einsparung von Steck- und Leitungskomponenten, zusätzliche Kostenersparnis durch Senkung der Bestückungs- und Montagekosten

=> Kostenersparnis für das Gesamtprodukt!


2. Materialien
Flexibles Basismaterial:
Als Basisfolie für Flexible Leiterplatten setzt CONTAG ausschließlich Polyimidfolien ein, die gegenüber den alternativen PET- und PENFolien den Vorteil der hohen Temperaturbelastbarkeit, die uneingeschränkte Lötbarkeit sowie den größten Betriebstemperaturbereich aufweisen.
In Abhängigkeit von produkt- und prozessbedingten Anforderungen kommen unterschiedliche Folienausführungen zum Einsatz.

Merkmal  Ausführung  Beschreibung  
Polyimiddicke  25Ám, 50Ám, 70Ám, 100Ám  CONTAG-Standard: 50Ám  
Kupfer  Ein- oder doppelseitig    
 18Ám, 35Ám, 70Ám  CONTAG-Standard: 18Ám oder 35Ám  
 Walzkupfer (RA)  Für dynamische Flexanwendungen geeignet  
 Elektrolytisch abgeschiedenes Kupfer (ED)  Geringere Bruchdehnung, nur für statische und semidynamische Anwendungen geeignet  
Klebersysteme  Acrylkleber  Für dynamische Flexanwendungen geeignet, keine UL 94 V-0-Listung  
 Kleberlos  CONTAG-Standard, Hohe Flexibilität, chemische Resistenz, sowie UL 94 V-0-Listung  



Flexible Schutzfolien:

Typ  Ausführung  Beschreibung  
Polyimid-Coverlay  Polyimiddicken: 25Ám oder 50Ám, Acryl- oder Epoxidkleber, Kleberdicken: 25Ám oder 50Ám  Wird aufgepresst, Lötpadöffnungen müssen vorher gebohrt, gefräst oder gelasert werden  
Photostrukturierbares Coverlay  Dicke: 63,5Ám  Wird auflaminiert und wie Lötstopplack belichtet und freientwickelt  
Flexibler Lötstopplack  Elpemer SD2467-SM  Wird im Sprühverfahren appliziert  


3. Eigenschaften von Polyimidfolien
Flexible Materialien unterscheiden sich gegenüber starren Basismaterialien in ihren wesentlichen Eigenschaften. Um eine optimale Layoutgestaltung für Flexible Leiterplatten zu gewährleisten, müssen einige grundlegende Eigenschaften von flexiblen Polyimidmaterialien bekannt sein:

  • Starke Abnahme der Kupferhaftung bei erhöhter Temperatur (z. B. beim Lötprozess)
  • Erhöhte Wasseraufnahme (Faktor 6 gegenüber FR4)
  • Um bis zu Faktor 10 größere Dimensionsänderungen bei den einzelnen Fertigungsstufen, insbesondere bei Nassprozessen (größere Fertigungstoleranzen notwendig)


Nachfolgende Tabelle zeigt einige typische Werte eines von CONTAG verwendeten kleberlosen Flexlaminates für Flexible Leiterplatten.

Selbstverständlich senden wir Ihnen die detaillierten Datenblätter des verwendeten Materials bei Bedarf zu.

Eigenschaft  Typischer Wert  
Dielektrizitätskonstante bei 1MHz  3,2  
Durchschlagsfestigkeit (V/Ám)  275  
Isolationswiderstand (Ohm)  2,0 x 10 hoch7  
Spezifischer Durchgangswiderstand (Ohmxcm)  5,0 x 10 hoch8  
Cu-Haftung (N/cm)  10  
Schrumpfung nach Ätzen (%)  0,05  
Schrumpfung nach Tempern (%)  0,05  
Max. Betriebstemperatur (░C)  200  
Lötbadbeständigkeit (░C)  400 (1min)  
Wasseraufnahme (%)  <1,5  
Ausdehnung (ppm)  <60  
UL-Rating  UL94VTM-0  


4. Layoutrichtlinien
Aus den oben genannten Unterschieden ist für das Layout und den Einsatz für Flexible Leiterplatten folgendes abzuleiten:

  • Der Biegeradius beträgt ca. 6 x Flexmaterialdicke bei einseitigen Flexlagen bzw. ca. 12 x Flexmaterialdicke bei doppelseitigen Flexlagen
  • Leiterbahnbreiten und -abstände im Flexbereich so groß wie möglich wählen
  • Der Biegebereich sollte parallele, gleichbreite Leiterbahnen mit gleichem Isolationswiderstand haben, die senkrecht zur Biegelinie verlaufen
  • Die Übergänge von breiten zu schmalen Leiterzügen sollten nicht scharf, sondern kontinuierlich verjüngt gestaltet werden
  • Der Übergang von breiten zu schmalen Leiterzügen im 90░-Winkel sollte über möglichst große Radien realisiert werden
  • Wenn möglich, große, aufgerasterte Cu-Flächen im Layout vorsehen
  • Die Leiterbahnen auf doppelseitigen flexiblen Teilen sollten symmetrisch versetzt sein
  • Lötflächen so groß wie möglich wählen, Lötaugendurchmesser mindestens zweimal größer als den Lochdurchmesser wählen
  • Leiterbahnanbindungen an Lötaugen tropfenförmig und abgerundet ausführen
  • Nicht-fotostrukturierte Deckfolienöffnungen umlaufend ca. 1mm größer dimensionieren
  • Grundsätzlich fließende (runde) Fräsübergänge vorsehen
  • An den Sollbiegestellen für flexible Ausleger zusätzliche Kupferbahnen als Einreißschutz vorsehen
  • Partielle mechanische Verstärkungen in Steck- oder Bestückungsbereichen können mit Folie (Stärke: 100Ám-150Ám) oder FR4 (Stärke beliebig) realisiert werden



5. Verarbeitungsrichtlinien für Flexible Leiterplatten
  • Wegen der hohen Feuchtigkeitsaufnahme von Polyimid sind Flexible Leiterplatten vor dem Bestückungs- und Lötprozess zu trocknen (4h bei 120░C) und innerhalb von 8h zu verarbeiten!
  • Die von starren Leiterplatten bekannten Lötparameter können verwendet werden



6. Flexible Leiterplatten made by CONTAG
CONTAG fertigt derzeit Muster und Kleinstserien von ein- und doppelseitige Flexible Leiterplatten. Die standardmäßige Oberflächenausführung ist chemisch Zinn, die Konturbearbeitung erfolgt je nach Anforderung, Stückzahl und Layout bevorzugt mit Laserschnitt oder aber mechanischem Fräsen.

Bei der Konstruktion und dem Layout für Flexible Leiterplatten sollten Sie sich bereits in der Planungsphase bzgl. Materialauswahl und Gestaltung mit uns absprechen, wir erarbeiten gemeinsam mit Ihnen die optimale Lösung!

Für weitergehende technologische Fragen rund um das Thema Flexible Leiterplatten wenden Sie sich bitte an unser CONTAG-Team (Tel. 030 / 351 788 ľ 0 oder team@contag.de).

Ausgabestand: H

 

Ihr persönlicher Ansprechpartner

Uwe Sydow
Leiter Produktentwicklung
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