Bitte beachten Sie beim Entwurf Ihrer Flex- oder Starrflex-Leiterplatte die Design Regeln auf dieser Seite.
Für Designer von flexiblen Leiterplatten empfehlen wir Richtlinie IPC-2223 / Design Richtlinie für flexible Leiterplatten. Diese ist auf der Website des FED (Fachverband Elektronik-Design e.V.) erhältlich. Zu finden unter Normen / Dokumente im FED-Shop.
Generelle Design-Hinweise für Flex-Leiterplatten
Beschränken Sie bestenfalls die Anzahl der Flex-Lagen auf 1 oder 2, für maximale mechanische Flexibilität und Kostenersparnis.
Achten Sie auf einen symmetrischen Aufbau der Leiterplatte.
Die Flex-Lagen setzen sich innerhalb des starren Teils als Innenlagen fort und können zur Entflechtung verwendet werden.
Unterscheiden Sie zwischen dynamischer (regelmäßiger) und stabiler Biegung (Bend-to-Install) des Flexteils.
Der minimale Biegeradius liegt meist zwischen 1mm und 5mm. Die dynamische Biegebeanspruchung kann nur mit ein- und zweilagigen flexiblen Leiterplatten zuverlässig gewährleistet werden.
| Dynamische Biegung | Semi-Dynamisch | Stabile Biegung | |
|---|---|---|---|
| Biegungen | Regelmäßig | max. 20x | „Bend-to-Install“ |
| Lagen | 1-2 Lagen empfohlen | 1-4 Lagen empfohlen | 1-10 Lagen möglich |
| Abdeckung* | PI Coverlay | PI Coverlay oder Lötstopp | PI Coverlay oder Lötstopp |
| Min. Biegeradius | 100-150 x h Flexteil | > 20x h Flexteil | 10 - 20 x h Flexteil |
| Kupfertyp** | RA-Kupfer | ED- oder RA-Kupfer | ED- oder RA-Kupfer |
* Flexibler Lötstopp kann nach ca. 5-15x Biegen brechen oder sich Ablösen
** RA = Walzkupfer, für dynamische Flexanwendungen geeignet; ED = Elektrolytisch abgeschiedenes Kupfer, wegen geringerer Bruchdehnung nur für stabile und semi-dynamische Anwendungen geeignet
Möglicher Aufbau von Flex-Leiterplatten
Layoutrichtlinien
- Leiterbahnbreiten und -abstände im Flexbereich so groß wie möglich wählen
- Die Übergänge von breiten zu schmalen Leiterbahnen bestenfalls kontinuierlich verjüngen
- Masseflächen aufrastern (wie auch bei starren Leiterplatten empfohlen)
- Ab 2 Flexlagen, versetzte Anordnung der Leiterbahnen auf Vorder- und Rückseite
- Lötflächen und Restringe so groß wie möglich wählen
- Leiterbahnanbindungen an Lötaugen tropfenförmig und abgerundet ausführen
- Mittels Stiffener (partielle mechanische Verstärkungen z.B. im Steck- oder Bestückungsbereich) können Enddicken von 0.2mm – 3.4mm realisiert werden
Flex
| < 4 Lagen | 4-6 Lagen | 7-8 Lagen | |
|---|---|---|---|
| min. Abstand Kupfer - Außenkontur | 200µm | 200µm | 200µm |
| min. Abstand Via - Kupfer | 150µm | 200µm | 300µm |
Starrflex
| Bereich | mindestens |
|---|---|
| Länge Flexbereich | 4mm |
| Abstand DK (Via) <> Flexbereich | 1.5mm |
| Abstand NDK <> Flexbereich | 0.5mm |
Abdeckung von Flex-Leiterplatten
Je nach Anwendung empfiehlt sich als Abdeckung der flexiblen Leiterplatte Lötstopp oder Polyimid (PI) Coverlay. Bestenfalls werden immer die maximal möglichen Werte für Brücken und Freistellung verwendet.
| PI Coverlay | Lötstopp | |
|---|---|---|
| Min. Brücke | 350µm | 100µm |
| Min. Freistellung | 200µm | 50µm |
| Farbe | Amber | Grün |
| Anwendung | Dynamisch, Stabil | Semi-Dynamisch, Stabil |
 |  |
Pads und Vias auf flexiblen Leiterplatten
Generell ist die Kupferhaftung bei flexiblen Leiterplatten schlechter als bei Leiterplatten mit FR4 Material. Es empfiehlt sich deshalb die Pads / Restringe so groß wie möglich zu gestalten. Zur Verbesserung der Haftung können Anker und Teardrops verwendet werden.
Um die Stabilität von Vias auf flexiblen Leiterplatten zu erhöhen, können Sie folgende Maßnahmen umsetzen:
- Geben Sie Restringen die maximale Größe
- Binden Sie Vias mittels Teardrops an
- Verwenden Sie Anker, um die Folienhaftung zu erhöhen
- Platzieren Sie keine Vias im Biegebereich
Berechnung des Biegeradius
Der minimale Biegeradius r ergibt sich aus dem Ratio der gewünschten Anwendung (Stabil/Dynamisch) sowie h, der Gesamthöhe des Flexteils.
Biegeradius nach IPC-2223
| Stabil | Dynamisch | |
| 1L | 10:1 | 100:1 |
| 2L | 10:1 | 150:1 |
| ML | 20:1 | nicht empfohlen* |
*Die dynamische Biegebeanspruchung kann nur mit ein- und zweilagigen flexiblen Leiterplatten zuverlässig gewährleistet werden.
Biegeradius Beispiele
Beispiele für den minimalen Biegeradius von flexiblen Leiterplatten mit angenommener Dicke (s. Flexible Leiterplatten Lagenaufbau).
| 1 Lage z.B. 90µm Dicke | Stabil | Semi-Dynamisch | Dynamisch |
|---|---|---|---|
| min. ratio (r/h) | 10:1 | 20:1 | 100:1 |
| min. Biegeradius | 0.9mm | 1.8mm | 9mm |
| 2 Lagen z.B. 190µm Dicke | Stabil | Semi-Dynamisch | Dynamisch |
|---|---|---|---|
| min. ratio (r/h) | 10:1 | 20:1 | 150:1 |
| min. Biegeradius | 1.9mm | 3.8mm | 29mm |
| 4 Lagen z.B. 290µm Dicke | Stabil | Semi-Dynamisch | Dynamisch |
|---|---|---|---|
| min. ratio (r/h) | 20:1 | 50:1 | nicht empfohlen |
| min. Biegeradius | 5.8mm | 15mm | nicht empfohlen |
Gestaltung von Biegebereichen
Der Biegebereich sollte parallele, gleichbreite Leiterbahnen mit gleichem Isolationswiderstand haben, die senkrecht zur Biegelinie verlaufen.
Teilen Sie breite Leiterbahnen im Biegebereich in schmalere Leiterbahnen auf.
Füllen Sie freie Flächen im Biegebereich mit Blindleitern.
Achten Sie auf einen senkrechten Verlauf der Leiterbahnen zur Biegelinie. Vermeiden Sie Lötaugen und Durchkontaktierungen im Biegebereich.
Der Biegebereich kann je nach Anwendung optimiert werden.
Dynamische Biegung:
spontane und öftere Biegung
Optimierung für dynamische Biegung:
- Bohrungen oder Schlitze
- Kupferkanten an der Biegestelle
- Kupferversteifung als Biegehilfe
Stabile Biegung:
einmalige Biegung z.B. durch Biegewerkzeug
Optimierung für stabile Biegung:
- Bohrungen oder Schlitze
- Konturverjüngung
- Stabilisierung durch viel Kupfer
Ab 2 Flexlagen achten Sie bitte auf eine versetzte Anordnung der Leiterbahnen auf Vorder- und Rückseite des Flexteils.
Verwenden Sie Rundungen anstelle von Winkeln im Leiterbahnverlauf.
Massefläche
Durchgehende Masseflächen in Leiterplatten sollten aufgrund der Kupfer-Balance immer gerastert werden. Dies gilt ebenso für Flexible Leiterplatten. Gerade im flexiblen Biegebereich müssen Masseflächen gerastert werden, da sie sonst brechen.
Ihr Layoutprogramm stellt normalerweise eine Funktion zum Rastern von Masseflächen zur Verfügung, hier finden Sie ein Beispiel zum Massefläche-Rastern im Programm EAGLE.
Befestigung
Auf den Flex- und Starrflex Leiterplatten kann von Multi-CB partiell doppelseitiges Hochtemperatur-Klebeband von 3M aufgebracht werden. Dies ermöglicht bei der Endmontage ein einfaches Befestigen. Bitte verwenden Sie für die gewünschte(n) Positione(n) einen extra Layer in Ihren Daten.
Flexible Leiterplatten mit 3M Klebeband können problemlos in den bleifreien Lötprozess (Peak Temperatur 260°C, 20 sec.) eingebracht werden. Die Schutzabdeckung bleibt weitestgehend unbeschädigt und lässt sich leicht entfernen. Das geringe Ausgasen des Klebstoffs vermindert die Kontaminierung elektronischer Bauteile.
Technische Eigenschaften
| Produkt | 3M 9077 - Doppelseitiges Hochtemperatur-Klebeband |
|---|---|
| Kleber | 0,05mm doppelt beschichteter Hochtemperatur-Acrylatklebstoff |
| Schutzabdeckung | 0,09mm Papier, hitzebeständig |
| Farbe | transparent |
| Temperaturbeständigkeit (kurzzeitig, ≤ 20 sec.) | Kleber: 260°C Schutzabdeckung: 260°C |
| Temperaturbeständigkeit (langfristig) | Kleber: 150°C Schutzabdeckung: n/a |
| Datenblatt | 3M 9077 Datenblatt |
Beispiel - Stiffener
Sie können Ihre Flexiblen Leiterplatten mit einem Stiffener (Verstärkung) versehen lassen. Verfügbar sind Dicken von 0,075mm - 3,20mm.
Beliebt sind z.B. die Dicken 0,30mm und 0,20mm für ZIF-Steckverbinder.
Polyimid-Stiffener: 0,025mm - 0,225mm
FR4-Stiffener: 0,075mm - 3,20mm
Im Flex Leiterplatten-Kalkulator wird die Enddicke (inkl. Stiffener) angegeben.
Verarbeitungsrichtlinien für Flexible Leiterplatten
Wegen der hohen Feuchtigkeitsaufnahme von Polyimid sind Flexible Leiterplatten vor dem Bestückungs- und Lötprozess zu trocknen (ca. 4h bei 120°C) und innerhalb von 8h zu verarbeiten!
Die von starren Leiterplatten bekannten Lötparameter können üblicherweise verwendet werden.
Achtung: Keine Garantie! Bitte klären Sie die finalen Parameter immer mit Ihrem Bestücker!