Starrflex: Designregeln als Erfolgsfaktor

Transkript

1 Starrflex: Designregeln als Erfolgsfaktor Webinar am 5.April 2016 Referent: Andreas Schilpp

2 Inhalte Die Systemvorteile von Starrflex Welche Regeln müssen beachtet werden? Design Chain 24 wichtige Punkte Beispiele für gutes und schlechtes Design Seite 2

3 Systemvorteile von Starrflex Zuverlässigkeit weniger Kontakte Verdrahtungsfehler unwahrscheinlich weniger Masse einfachere Testbarkeit einfache Montage Miniaturisierung zusätzliche Ebenen Möglichkeit Falten Einsparung Fläche der Steckerfootprints Gewichtsreduktion Integration Schnittstellen Signalintegrität Berechnung mit Referenzlagen möglich Wegfall der Impedanzsprünge an Steckern / Kabel Seite 3

4 Welche Regeln sind zu beachten? Standards und gesetzliche Anforderungen Wirtschaftlichkeitsaspekte mechanische Gesetzmäßigkeiten Umwelt- und Einsatzbedingungen (mission profile) herstellungsspezifische Designregeln Beitrag zum Entwicklungserfolg Schaltung & PCB 20% Mechanik & System 80% Seite 4

5 Welche Themen sind zu beachten? PCB relevante Designregeln Beitrag zum Entwicklungserfolg Schaltung & PCB 20% Seite 5

6 Welche Themen sind zu beachten? unter anderem: Flexibilität versus Stabilität Beitrag zum Entwicklungserfolg IPC2223 use B Fläche = Kosten sparen Umgebungs- und Einsatzbedingungen gesamtes Know-how Designfibel weit mehr als die reinen Designregeln und auch der Designguide Mechanik & System 80% Seite 6

7 Design Chain Elektronikentwicklung Verweis auf das letzte Webinar vom März 2016: 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Seite 7

8 Design Chain Elektronikentwicklung Seite 8

9 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Ziel: First Time right late engineering changes vermeiden heute: wo verstecken sich die 3D relevanten Punkte? Seite 9

10 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Produktidee, Konzept und Technologieauswahl Modulansatz homogenes System bzw. Integrationsansatz Flex oder Starrflex? Seite 10

11 Starrflex oder Flex Starrflex Kennzeichen Flex Kennzeichen ab kleinen Stückzahlen Sheet Produktion typisch 18 x 24 sqinch PI Folien und starre Materialien Stopplack, Deckfolien und Flexlacke typisch Frästechnik starre Bereiche für Bestückung alle Arten von Bauteilen Bestückung wie starre PCBs hochvolumige Anwendungen Produktion durch Rolle-Rolle Produktion oder kleine Sheets typisch 12 x 18 sqinch oder kleiner PE und PI Folien Deckfolien und Flexlack Stanztechnik geklebte Verstärkungen keine bedrahteten Bauteile spezielle Bestücktechniken Seite 11

12 Starrflex statt Flex Flex 1F Starrflex 1F-1Ri Kundenanfrage: einlagige Flexplatine mit Kontakt für Nullkraftstecker zur Kontaktierung eines Gehäusesteckers auf eine Leiterplatte. Lieferung als flexible Einzel-LP (klein!) Stückzahl als Flex kritisch (Fertigungsformat) Bestückung und Lötung THT Stecker von Hand ZIF-Kontakt Verstärkung kleben von Hand Verpackung schwierig (Schüttgut!) Qualitätsproblem: Flex reißt am Steckerpin ein Alternative: starr-flex-starr Anordnung, zweilagig 1F-1Ri, Standarddicke 1,6mm Lieferung im Nutzen auch höhere Stückzahlen kein Problem THT Stecker Bestückung und Lötung automatisch zweite Lage noch zur Entflechtung nutzbar Möglichkeit, Abschlußwiderstände oder Kondensatoren nahe am Stecker zu bestücken ZIF-Kontakt durch Tiefenfräsen einfacher insgesamt stabiler als flex, dadurch besseres Handling Preis 1 Flex: 1,95 pro Stück (@5K) Preis 2 Starrflex: 1,20 pro Stück (@5K) Seite 12

13 Bauteile immer auf starre Bereiche Standardschablonendruck Standardbestückung Standardlötprozess (kein Handlöten!) Standard-Starrflexprozess kein NiAu-Prozess Innenlage kein Öffnen der Deckfolie keine Vias im Flex Seite 13

14 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Bauen Sie Ihr Gehäuse noch um die Leiterplatte oder passen Sie Ihre Leiterplatte schon in Ihr Wunschgehäuse ein??? 3 Funktionsspezifikation Mechanik & Elektronik & Software, Größe Anforderungen an die Leiterplatte abgeleitet von den Systemanforderungen Start-up DIN-A4 Seite Seite 14

15 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Mission profile, Zuverlässigkeitsanforderungen, Lebensdauer Seite 15

16 use B continous bending application Messkopf: starr-flex-starr Anordnung, vierlagig 1Ri - 2F -1Ri Problem: Unterbrechungen im Übergangsbereich Flexbereich zu Starrteil Sensorkopf nach ca Zyklen im Testaufbau Lösung: Aufbau geändert in 1F-3Ri, geometrische Optimierungen Ergebnis: einfacher ist besser Testabbruch nach 2,1 Mio. Zyklen: Funktion i.o Seite 16

17 use B continous bending application Biegeform, Radius, Biegezyklen? 3D Modelle helfen enorm Seite 17

18 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Liefern Sie nur Gerberdaten oder auch eine Einbauzeichnung??? 8 Mechanik, Montage und Befestigung Leiterplatte, Vibration Seite 18

19 Mechanik: Befestigung einer Leiterplatte - Vibration NO fixation of one rigid area leads to resonance and destruction even with Rigid-Flex! Seite 19

20 Designoption der außen liegenden Flexlage Seite 20

21 Fläche und Material sparen durch Faltungen Flexausleger flächensparend anordnen, ggf. mehrere Ausleger kombinieren, Falttechnik einsetzen source: Joe Fjelstad Seite 21

22 Fläche sparen durch Optimierung in 3D Seite 22

23 Fläche sparen durch Optimierung in 3D Flex arm #3a RFQ of a customer / Proposals Zeichnung oder Skizze des Einbauzustands ist sehr hilfreich! folding for final shape! Seite 23

24 Fläche sparen durch Optimierung in 3D Flex arm #3a RFQ of a customer / Proposals drawing or scetch of system assembly is always very helpful! folding for final shape! Seite 24

25 Fläche sparen durch Optimierung in 3D Flexausleger 3b Ohren anlegen! Seite 25

26 Starrflex- Kostenoptimierung Flexausleger 3a Zeichnung oder Skizze des Einbauzustands ist sehr hilfreich! Ohren anlegen! Seite 26

27 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Materialauswahl Leiterplatte so allgemein wie möglich, z.b. nach IPC nicht Hersteller und Materialbezeichnung vorgeben (Standards verwenden) Seite 27

28 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Leiterplatten Layout DfM, Designregeln, Restringe Seite 28

29 Kreuzungen in die starren Bereiche verlegen 2 Flexlagen innen 1 Flexlage außen Mögliche Änderungen: Kreuzungen in die starren Bereiche verlegen Polyimid-Coverlayer ersetzen durch flexiblen möglich? Lötstopplack Reduzierung von 4 auf 2 Lagen möglich Verschachtelung verbessert Auslastung 1Ri-2F-1Ri 1F-1Ri Seite 29

30 Zuverlässigkeit in Layout und Konstuktion Für Zuverlässigkeit ist auch wichtig: kunststoffgerechtes Design verarbeitungsgerechtes Design Befestigung IPC 2223 Ein gutes Beispiel Seite 30

31 Zuverlässigkeit in Layout und Konstuktion Kontakte und Durchkontaktierungen im Flexbereich Vias im Flex grundsätzlich vermeiden! Seite 31

32 Zuverlässigkeit in Layout und Konstuktion Am Übergang Starrbereich zu Biegebereich sollten möglichst größe Radien (z.b. R5) angebracht werden. ❶ ❷ Durch die Radien werden Torsionskräfte (die es bei korrektem Handling gar nicht geben darf!) in Richtung der Mitte des Biegebereichs abgeleitet, weg vom Übergang, und somit unzulässige Torsion und Beschädigung ❷ vermindert. ❶ Wir empfehlen die Verwendung von Biegeeinrichtungen und Vorbiegung vor der Gehäusemontage Seite 32

33 mehrlagige und kurze Flexbereiche Seite 33

34 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Weiterverarbeitung Leiterplatte Download Trocknungsempfehlungen Seite 34

35 Trocknen vor dem Bestücken / Löten Problem: Weitere mögliche Ursachen: Abhilfe nicht im Stapel trocknen! Ofen braucht Abluft! Seite 35

36 24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten Trennen Bestücknutzen und Transport Welche Möglichkeiten hat Ihre Produktion? Seite 36

37 Nutzentrennung durch Stanzen - Transport Quelle: Fa. acd Seite 37

38 Weiterführende Informationen zu diesem Thema und weiteren Grundlagen wurden bereits in mehreren Webinars ausführlich behandelt. Nachzusehen in unserem Webinar Archiv oder bei Seite 38

39 Zusammenfassung Starrflex ist von Natur aus eine Technologie für hohe Zuverlässigkeit die Entwicklung eines elektronischen Systems kann sehr komplex sein erfordert die unterschiedlichsten Disziplinen Netzwerken und Kommunizieren ist elementar WE unterstützt Sie gerne im Rahmen eines Projekts Sie sind schon in der Optimierungsphase? Wir helfen gerne! Kontaktieren Sie uns so früh wie möglich! Seite 39

40 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Seite 40