Starre Leiterplatte vs. Flexible Leiterplatte

Bei der Herstellung von Elektronik investieren Kunden oft viel Zeit in die Entwicklung von Komponenten, Formen und Spezifikationen und übersehen dabei einen entscheidenden Aspekt: Die Auswahl der Leiterplatte. Dies ist ein entscheidender Punkt, denn die Verwendung der richtigen Art von Schaltkreisen kann sich positiv auf Ihr gesamtes Projekt auswirken. Zum Beispiel die Verwendung von IMS PCB ist ideal für Anwendungen, die eine robuste Wärmeableitung erfordern, während Sie sich für Hochfrequenz-Leiterplatte ist entscheidend für Anwendungen, die eine verbesserte Signalübertragung erfordern. Darüber hinaus sind auch die Stärke und die Schlankheit der Leiterplatte von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, eine zuverlässigere starre Leiterplatte oder flexible Leiterplatte anpassungsfähig an dreidimensionale Räume. Um Kunden dabei zu helfen, das Beste aus der FS-Technologie herauszuholen, wird dieser Artikel den Vergleich zwischen starre PCB und flexible PCBund helfen Ihnen dabei, Ihre Projektziele effektiv zu erreichen.

Starre Leiterplatte vs. Flexible Leiterplatte

Starre Leiterplatte vs. Flexible Leiterplatte: Der Unterschied

Es gibt keine endgültige Antwort darauf, was Typ der Leiterplatte für Ihr Projekt geeignet ist; es erfordert eine Analyse auf der Grundlage der spezifischen Umstände. Wenn Sie Schwierigkeiten haben, sich zwischen starren und flexiblen Schaltkreisen zu entscheiden, finden Sie hier fünf verschiedene Aspekte, die Ihnen helfen, ein besseres Verständnis dafür zu entwickeln:

  • Kosten
  • Eigenschaften
  • Gestaltung
  • Schutzschicht
  • Anwendungsbereich

Vergleich der Preise

Ist das oberste Ziel von allem, Gewinn zu machen? Daher ist ein Preisvergleich zwischen den beiden bei kundenspezifischen Projekten immer ein kluger Ansatz. Wenn Leiterplatten die gleichen Spezifikationen haben, ist der Preis für flexible Leiterplatten oft höher - ein Phänomen, das allgemein verständlich ist.

Der Hauptfaktor, der den Kostenunterschied verursacht, ist die Variation der benötigten Materialien. Zu den gängigen Materialien für die Herstellung starrer Leiterplatten gehören Phenolpapierlaminate, Epoxidpapierlaminate, Polyesterglasmattenlaminate und Epoxidglasgewebelaminate. Im Gegensatz dazu werden für flexible Leiterplatten Materialien wie Polyesterfolie, Polyimidfolie und fluorierte Ethylenpropylenfolie verwendet. Natürlich sind flexible Leiterplattenmaterialien teurer.

Darüber hinaus ist der Herstellungsprozess für flexible Leiterplatten komplexer und erfordert präzises Schneiden, Bohren, Schaltungsaufbau und Löten. Dies erfordert nicht nur fortschrittliche Fertigungstechniken, sondern auch spezialisierte Ausrüstung vom Hersteller.

Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass wir uns hier nur auf die Herstellungskosten der Platine beziehen. Das ultimative Ziel bei der Herstellung von Leiterplatten ist es, funktionale PCBA-Platinen herzustellen. Die Verwendung von flexiblen PCBAs kann die Kosten für die Beschaffung von Komponenten erheblich senken und so die Gesamtkosten von Montageprojekten reduzieren. Denn im Vergleich zu starren PCBA-Platten können flexible PCBA-Platten in der Elektronik den Einsatz von Steckern, Kabelbäumen und anderen Leiterplattenkomponenten reduzieren. Wenn Sie ein preissensibler Kunde sind, empfehlen wir Ihnen die Lektüre von "Analyse der Kostentreiber bei der PCB-Bestückung und Preiskalkulation", um die richtigen Entscheidungen zu treffen.

Funktionsvergleich

Flexible Funktionen vs. starre Funktionen

Bei der Überlegung, ob Sie eine starre oder eine flexible Leiterplatte benötigen, müssen Sie die Vorteile und Eigenschaften beider Varianten berücksichtigen, um die für Ihr Projekt am besten geeignete Schaltung auszuwählen.

Starrer Karton:

  • Hohe Dichte: Wenn Sie die Herstellerangaben prüfen PCB-FertigungsmöglichkeitenEs ist offensichtlich, dass starre Schaltkreise mit bis zu 60 Schichten aufgebaut werden können, während flexible Schaltkreise in der Regel auf etwa 10 Schichten beschränkt sind. Das liegt daran, dass die Verbindung und Stabilität zwischen den Schichten in einer mehrschichtigen flexiblen Schaltungsstruktur eine Herausforderung darstellt, die zu Problemen bei der Trennung oder Delamination zwischen den Schichten führen kann.
  • Verlässlichkeit: Wie der Name schon sagt, sind starre Leiterplatten robust und besitzen eine hohe physikalische Beständigkeit. Je nach den verwendeten Materialien können sie auch mit zusätzlichen Eigenschaften wie Chemikalienbeständigkeit, Flammschutz und Wärmeableitung ausgestattet sein. Da die Hersteller die Fertigungstechniken für starre Leiterplatten gut beherrschen, ist die Wahrscheinlichkeit von Fehlern während der Produktion geringer.
  • Effiziente Montage: PCBA-Unternehmen können Montageprozesse mit starren Platten einfach abschließen, was schnelle Umsätze bei Montageprojekten ermöglicht.
  • Design-Flexibilität: Unterschiedliche Leistungsanforderungen (elektrisch, physikalisch, chemisch, mechanisch usw.) für Projekte können durch ein standardisiertes starres Schaltungsdesign erfüllt werden.
 

Flexibles Brett:

  • Leichtgewicht: Im Allgemeinen wiegen flexible Leiterplatten nur einen Bruchteil dessen, was starre Leiterplatten wiegen, und tragen so zur Gewichtsreduzierung des Produkts bei.
  • Kompakte Größe: Dies zeigt sich nicht nur auf der Leiterplatte selbst, sondern auch beim Produktdesign. Flexible Leiterplatten können gebogen, gerollt, gedreht und gefaltet werden und ermöglichen so eine bessere Raumnutzung und -einsparung in der Elektronik.

Design-Vergleich

Komplexität des PCB-Designs

Unter PCB-Design-Prozesskönnen sich die Ecken beim Routing potenziell auf elektromagnetische Störungen auswirken. Rechtwinklige Ecken führen zu abrupten Signaländerungen und erzeugen hochfrequente Komponenten, die die Strahlung und Empfindlichkeit erhöhen können. FS Technology empfiehlt daher die Verwendung weicher Ecken (z.B. abgerundete Kurven), um dieses Problem zu entschärfen. Ein Zwischenwinkel ist 45 Grad, der oft als die bessere Wahl angesehen wird, da er die geometrische Einfachheit beibehält und gleichzeitig die mit scharfen Winkeln verbundenen Probleme reduziert.

Bei flexiblen Leiterplatten ist das Biegeverhältnis ein entscheidender Faktor. Das Biegeverhältnis bezieht sich auf das Verhältnis zwischen der Dicke der flexiblen Leiterplatte und ihrem Biegeradius. Ist das Biegeverhältnis zu klein, bedeutet dies, dass das Material beim Biegen übermäßig belastet wird, was zu Materialbrüchen oder -schäden führen kann. Beim Design flexibler Schaltkreise ist es daher unerlässlich, einen geeigneten Biegeradius auf der Grundlage der Materialeigenschaften und der Anwendungsanforderungen zu bestimmen, um mechanische Ausfälle zu vermeiden.

Vergleich der Schutzschichten

Overlays und Lötmasken

Aufgrund der Zerbrechlichkeit von Schaltkreisen ist das Aufbringen einer Schutzschicht auf der Oberfläche der Platine zum Schutz vor Abrieb und feuchtigkeitsinduzierter chemischer Korrosion unerlässlich. Die Wahl des Materials und der Behandlungsmethoden variiert aufgrund der Unterschiede in der Form. Bei starren Leiterplatten wird lötbeständige Tinte verwendet, um die Lötmaske, während bei flexiblen Leiterplatten Polyimid zur Herstellung einer Deckfolie verwendet wird. Trotz der unterschiedlichen Materialien zielen beide darauf ab, die Schaltkreise zu schützen. 

Die Verwendung unterschiedlicher Materialien ergibt sich aus der möglichen Notwendigkeit des Biegens oder Faltens bei flexiblen Leiterplattenanwendungen, bei denen die Lötstoppfarbe beim Aushärten starr werden würde. Die Abdeckfolie ist eine wirksame Lösung für dieses Problem und hat eine Dicke von 0,0005" bis 0,005", üblicherweise 0,001" und 0,002". Während des Herstellungsprozesses tragen die Hersteller einen wärmehärtenden Klebstoff auf die Oberfläche auf und verwenden Hitze und Druck, um die Polyimid- und Klebstoffdeckschicht zu laminieren. Die Anwendung von Wärme fördert die ungehinderte Bewegung des Klebstoffs, so dass er Lücken zwischen Leiterbahnen und Pads füllen kann und Lufteinschlüsse zwischen den Schichten reduziert werden. Die Bewegung des Klebstoffs ist von entscheidender Bedeutung, da sie die gesamte Oberflächenverklebung und Verkapselung erleichtert. Das Klebstoffmaterial führt zu einer Extrusion um die Löcher herum, die als Klebstoffauspressung bezeichnet wird und ein notwendiger Prozess ist. Nach dem Laminieren der Deckschicht werden die Komponenten, Teile und/oder Löcher in den Merkmalen durch Bohren, Fräsen oder Laserschneiden hergestellt.

Anwendungsbereich Vergleich

In der modernen, komplizierten Elektronik reicht eine einzige Schaltungskonfiguration oft nicht aus, um die Anforderungen zu erfüllen. In der Regel sind es die Kombination und das Zusammenspiel verschiedener Formen, die sich auszeichnen. Eine solche Verschmelzung ist der Starr-flexible Leiterplatte die Starrheit und Flexibilität miteinander verbindet und nicht nur starre Anforderungen erfüllt, sondern auch Layouts in dreidimensionalen Räumen ermöglicht.

Anwendungen, die von starren Schaltkreisen dominiert werden, sind oft kostengünstig und allgegenwärtig, einschließlich Unterhaltungselektronik wie Fernseher, Telefone, Tastaturen und Mäuse. Darüber hinaus werden in Branchen, die ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit erfordern, wie z.B. die Industrieautomation, starre Leiterplatten eingesetzt. Industrielle Steuerung PCB ist ein Paradebeispiel dafür. Auf der anderen Seite glänzen flexible Schaltungen in dicht gepackter oder miniaturisierter Elektronik. Sie finden ihre Stärke in Wearables, Bluetooth-Kopfhörern, faltbaren Telefonen, GPS-Systemen und mehr. In diesen Fällen ist der Bedarf an leichten und kompakten Lösungen besonders groß.

Starre Leiterplatte und flexible Leiterplatte: Gemeinsamkeiten

Ähnlicher Herstellungsprozess

Starre vs. flexible Leiterplattenherstellung

In der PCB-Herstellungsprozesswird für beide Arten von Brettern derselbe Ansatz verwendet:

 

  • Bohren und Beschichten von Löchern und Durchkontaktierungen.
  • Bildgebung und Ätzen von Kupferspuren.
  • Pad-Planung und -Profilierung.
  • Backen Sie die Bretter, um die Feuchtigkeit zu entfernen.
  • Beide Arten von Platinen verfügen über identische Anschlusskonfigurationen der Komponenten.
  • Die Dicke und die Lochgrößen dieser Bretter sind in der Regel identisch.

Gleicher Test

Die Bedeutung des Testprozesses liegt auf der Hand. Neben der Durchführung von Funktionstests nach Fertigstellung des Endprodukts ist es wichtig, die notwendigen Tests auch in den Produktionsprozess einzubauen. Bei FS Technology halten wir uns unabhängig von der Menge oder der Art der von Ihnen verwendeten Platinen an einheitliche Qualitätskontrollstandards und Tests, um die Qualität zu überprüfen und den Fortschritt zu beschleunigen. Hier sind einige gängige Testmethoden:

IPC-Norm

Als die offiziellste und maßgebliche Non-Profit-Organisation sind alle PCBA-Unternehmen stolz darauf, die IPC-Standards umzusetzen. Einige Informationen sind unten aufgeführt. Wenn Sie sie benötigen, können Sie auf der offizielle Website zu überprüfen:

  • IPC-2221A: Generische Standards für das Design von gedruckten Schaltungen. Herunterladen
  • IPC-2223E: Sectional Design Standard für flexible/starr-flexible Leiterplatten. Herunterladen
  • IPC-4101E: Spezifikation für Basismaterialien für starre und Mehrschichtige LeiterplatteHerunterladen
  • IPC-4202: Flexible Basis-Dielektrika für die Verwendung in FPC.
  • IPC-4203: Klebstoffbeschichtete dielektrische Folien, die als Overlays für FPC und flexible klebende Folien verwendet werden.
  • IPC-4204: Flexible metallgekapselte Dielektrika zur Verwendung bei der Herstellung von FPC.
  • IPC-6013D: Qualifikations- und Leistungsspezifikation für flexible/starr-flexible Leiterplatten. Herunterladen

Zusammenfassen

AspektStarre LeiterplatteFlexible Leiterplatte
Körperliche StärkeIm Allgemeinen robuster, geeignet für größere mechanische BelastungenDünner und flexibler, geeignet für Biegungen und kompakte Räume
BiegefähigkeitTypischerweise schlecht, nicht für Biegeanwendungen geeignetHervorragende Biege- und Flexibilitätseigenschaften, geeignet für flexible Designs
Weltraum-EffizienzWeniger effizient, nicht geeignet für kompakte Designs und begrenzte RäumeÜberlegene Raumeffizienz, geeignet für kompakte und begrenzte Räume
GewichtIn der Regel schwerer, nicht geeignet für leichte und tragbare GeräteLeicht, geeignet für leichte und tragbare Geräte
KostenIm Allgemeinen kostengünstiger, geeignet für die MassenproduktionIn der Regel höhere Kosten, geeignet für flexible Designs und Kleinserienproduktion
Wärme-ManagementIn der Regel gut, geeignet für Anwendungen mit hoher Leistung und Anforderungen an die WärmeableitungHohe Flexibilität, geeignet für Anwendungen mit hohen Temperaturen und Wärmeableitung
Elektronische LeistungRelativ stabile elektronische Leistung, geeignet für StandardanwendungenFlexible elektronische Leistung, geeignet für spezifische Anforderungen und kundenspezifische Designs
Design-KomplexitätGeringere Komplexität, geeignet für typische Schaltungslayouts und MontageHöhere Komplexität, geeignet für komplizierte Layouts und 3D-Strukturdesigns
VerlässlichkeitGenerell hohe Zuverlässigkeit, geeignet für die meisten AnwendungsszenarienIm Allgemeinen hohe Zuverlässigkeit, aber abhängig von Design und Materialwahl
Anwendbare IndustrienAllgemeine Elektronik, Industrie, Automobil, usw.Mobile Geräte, medizinische Instrumente, elektronische Textilien, usw.

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