Design-Richtlinie für flexible Leiterplatten

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1 DE Ihr Fachverband für Design, Leiterplatten- und Elektronikfertigung e. V. FED e. V. - Ihr Fachverband für Design, Leiterplattenund Elektronikfertigung Alte Jakobstraße 85/ Berlin Design-Richtlinie für flexible Leiterplatten If a conflict occurs between the English and translated versions of this document, the English version will take precedence. Entwickelt durch das Flexible Circuits Design Subcommittee (D-11) des Flexible Circuits Committee (D-10) des IPC Im Falle eines Konfliktes zwischen der englischsprachigen und einer übersetzten Version dieses Dokumentes hat die englischsprachige Version den Vorrang. Ersetzt: IPC-2223B - Mai 2008 IPC-2223A - Juni 2004 IPC November 1998 IPC-D Januar 1987 Die Anwender dieser Richtlinie sind aufgefordert, an der Entwicklung künftiger Versionen mitzuarbeiten. Kontakt: IPC 3000 Lakeside Drive, Suite 309S Bannockburn, Illinois Tel Fax

2 Inhaltsverzeichnis 1 ANWENDUNGSBEREICH Zweck Produktklassifikationen Leiterplattentyp Anwendungsklassen Revisionsänderungen ANWENDBARE DOKUMENTE IPC Gemeinsame Industriestandards (Joint Industry Standards) ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN Konstruktionsdarstellung Design-Layout Effizienz des mechanischen Layouts (Überlegungen zur utzenanordnung) Empfehlungen zur Fertigungszeichnung Schaltplan Betrachtungen zur Testanforderung Umgebungsbedingungen Mechanische/Biegebeanspruchung MATERIALIEN Materialauswahl Materialoptionen Dielektrika (inklusive Prepregs und Kleber) Vorgetränktes Verbundmaterial (Prepreg) Kleber (flüssig) Flexible kleberbeschichtete Verbundfolien (gegossene Kleber oder Kleberschicht) Leitfähige anisotrope Kleber Abdeckmaterialien Leitfähige Materialien (Endoberflächen) Elektrolytischer Kupferauftrag ickelbeschichtung Zinn-Blei Beschichtung Lotbeschichtung Andere metallische Beschichtungen Material für elektronische Bauteile (vergrabene Widerstände und Kondensatoren) Leitlacke zur Abschirmung Organische Schutzbeschichtungen Lötstopplack Schutzbeschichtungen (Conformal Coating) Markierungen und Beschriftungen MECHANISCHE UND PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN Fertigungsanforderungen Leiterplattenfertigung Fertigung von Rolle zu Rolle Produkt-/Leiterplatten-Konfiguration Leiterplattenkontur Betrachtungen zu starren Bereichen Flexible Bereiche Vorformung Differentielle Längen Abschirmung Masse/Stromversorgungsebene Versteifungen und Kühlkörper Leitfaden für die Kleberkehlen zur Spannungsentlastung für flexible und starr-flexible Leiterplatten Bestückungsanforderungen Betrachtungen zur Mechanik utzenrahmen für flexible und starrflexible Leiterplatten Rahmen für Einzelleiterplatten Rahmenlose flexible und starr-flexible Leiterplatten Feuchtigkeit Infrarot Vorheizung und Reflowlöten Kleber Glasübergangstemperaturen (T g ) Bemaßungssysteme Bezugsgrößen ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN Elektrische Betrachtungen Impedanz- und Kapazitätskontrolle v

3 November WÄRMEMANAGEMENT BAUTEIL- UND BESTÜCKUNGSASPEKTE Allgemeine Bestückungsanforderungen Standardanforderungen der Oberflächenmontage Anschlussflächen für die Oberflächenmontage Randbedingung für die Bestückung auf flexible Bereiche Anschlussverbindungen Verschobene Anschlussflächen LÖCHER UND VERBINDUNGEN Allgemeine Anforderungen an Anschlussflächen mit Löchern Anforderungen an Anschlussflächen Restring-Anforderungen Betrachtungen zu Anschlussflächenbereichen für Anschlussösen oder Lötnägel Anschlussflächengröße für nichtmetallisierte Bauteilanschlusslöcher Anschlussflächengröße für durchmetallisierte Bauteilanschlusslöcher Thermische Entkopplungen in leitenden Ebenen Bauteile für die Oberflächenmontage ichtfunktionale Anschlussflächen Anschlussflächen-Leiterbahn-Übergang Unfixierte Leiterbahnen/Fingerkontakte an Kanten Löcher ichtmetallisierte Bauteilanschlusslöcher Durchmetallisierte Bauteilanschlusslöcher Zugangsöffnungen in der Decklage Zugangsöffnungen, nichtmetallisierte Löcher Decklagen-Zugangslöcher Decklagen-Stegbreite Anschlussflächen-Zugang Typ 1 Anschlussflächen-Zugang, beidseitige Zugangsöffnungen LEITERBAHNEN Leiterbahn-Eigenschaften Leiterbahnführung Leiter-Kantenabstand Anschlussflächeneigenschaften Große, leitfähige Bereiche DOKUMENTATION QUALITÄTSSICHERUNG ANHANG A Design-Tutorial BILDER Bild 1-1 Typ 1 Einseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat... 1 Bild 1-2 Typ 1 Einseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberlosem Substrat... 1 Bild 1-3 Typ 2 Zweiseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat... 2 Bild 1-4 Typ 2 Zweiseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberlosem Substrat... 2 Bild 1-5 Typ 3 Flexible Multilayer-Leiterplatte Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat... 2 Bild 1-6 Typ 3 Flexible Multilayer-Leiterplatte Aufbau mit kleberlosem Substrat... 2 Bild 1-7 Typ 4 Starr-flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat... 3 Bild 1-8 Typ 4 Starr-flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberlosem Substrat... 3 Bild 1-9 Typ 5 Flexible oder starr-flexible Leiterplatte ohne durchmetallisierte Löcher Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat... 3 Bild 1-10 Typ 5 Flexible oder starr-flexible Leiterplatte ohne durchmetallisierte Löcher Aufbau mit kleberlosem Substrat... 3 Bild 3-1 Modell in Originalgröße... 5 Bild 3-2 Endgültige utzenanordnung... 5 Bild 4-1 Schnittbeispiele für den Aufbau flexibler Bereiche... 7 Bild 4-2 Schnitt durch den Aufbau des nicht verklebten flexiblen Bereiches einer starr-flexiblen Leiterplatte... 8 Bild 4-3 Beschichtung bei kleberlosen Substraten Bild 4-4 Selektive Beschichtung bei Anwendungen mit kleberbeschichteten Substraten Bild 5-1 Verschachtelte Schaltungen auf einem utzen Bild 5-2 Spezielle Merkmale flexibler Leiterplatten.. 13 Bild 5-3 Aussparung als Bohrung Bild 5-4 Verstärkungsfleck für flexible Bereiche Bild 5-5 Schlitze und uten vi

4 Bild 5-6 Abstand des durchmetallisierten Lochs von der Übergangszone starrer/flexibler Bereiche Bild 5-7 Verkleinerte Biegeradien Bild 5-8 Leiterbahnen in Biegebereichen Bild 5-9 eutrale Zonen bei Biege-/Faltbereichen Bild 5-10 Ideale Konstruktion der neutralen Zone Bild 5-11 Lagenstress während des Faltens (Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat) Bild 5-12 Lagenstress während des Faltens (Aufbau mit kleberlosem Substrat) Bild 5-13 Unregelmäßige Faltungen Bild 5-14 Differentielle Leiterplattenlängen Bild 5-15 Differentielle Leiterplattenlängen, starrflexibel Bild 5-16 Buchbinder Bild 5-17 Versetzte Bänder flexibler Lagen Bild 5-18 Versetzte Bänder flexibler Lagen Bild 5-19 Typisches Beispiel für Kupferentfernung bei flexibler Abschirmung Bild 5-20 Bevorzugte Dicke der Versteifung, um eine Spannungsentlastungs-Kleberkehle aufzubringen Bild 5-21 Spannungsentlastung Bild 5-22 Starre Führungsschienen für Einzelleiterplatten Bild 5-23 Festlegung der Bezugsgrößen Bild 9-1 Leiterbahn-Anschlussflächen-Übergänge Bild 9-2 Zugangsöffnungen in der Decklage und freigelegte Anschlussflächen mit nichtmetallisierten Löchern Bild 9-3 Zugangsöffnungen in der Decklage für freigelegte Anschlussflächen mit nichtmetallisierten Löchern Bild 9-4 Zugangsöffnungen in der Decklage und freigestellte Anschlussflächen mit durchmetallisierten Löchern Bild 10-1 Leiterbahnführung, Übergang starrer/ flexibler Bereich Tabelle 4-1 Tabelle 4-2 Tabelle 9-1 Tabelle 9-2 TABELLEN Eigenschaften typischer, flexibler Dielektrika... 9 Minimale mittlere Kupferstärke in mm [in] Minimale Herstellungstoleranz-Zugaben für Verbindungs-Anschlussflächen in mm [in] Betrachtungen zu nichtfunktionalen Anschlussflächen vii

5 Design-Richtlinie für flexible Leiterplatten 1 ANWENDUNGSBEREICH Diese Richtlinie legt die Anforderungen an das Design flexibler Leiterplatten und die Arten der Bauteilmontage und Verbindungsstrukturen fest. Die in den Strukturen verwendeten flexiblen Materialien bestehen aus isolierenden, dielektrischen Folien, verstärkt oder nicht verstärkt, in Kombination mit metallischen Materialien. Diese Leiterplatten können einseitige, zweiseitige, Multilayer oder verschiedene Kombinationen leitfähiger Lagen enthalten. Sie können komplett flexibel oder in einer Kombination von sowohl starren als auch flexiblen Leiterplatten aufgebaut sein. 1.1 Zweck Die hier enthaltenen Anforderungen legen spezifische Designdetails fest, die in Verbindung mit IPC-2221 angewendet werden müssen. Ebenso können sie in Verbindung mit IPC-2222 für den starren Teil der Starrflex-Leiterplatte angewendet werden. 1.2 Produktklassifikationen Die Typen- und Anwendungsklassifikationen der Produkte müssen sowohl IPC-2221, als auch den Anforderungen in und entsprechen Leiterplattentyp Diese Richtlinie enthält Design-Informationen für verschiedene flexible und starr-flexible Leiterplattentypen. Die Leiterplattentypen sind wie folgt klassifiziert: Typ 1 Einseitige flexible Leiterplatte mit einer leitfähigen Lage, mit oder ohne Versteifung, aufgebaut mit kleberbeschichtetem oder kleberlosem Substrat (siehe Bilder 1-1 und 1-2). Zugangsloch Decklage Kleber Zugangsloch Decklage Kleber Substrat Kupfer-Anschlussfläche IPC-2223c-de-1-1 Bild 1-1 Typ 1 Einseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat Kleberloses Substrat Kupfer-Anschlussfläche IPC-2223c-de-1-2 Bild 1-2 Typ 1 Einseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberlosem Substrat 1