FR4 Semiflex - billiger als ein Kabelbaum?

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1 FR4 Semiflex - billiger als ein Kabelbaum? Webinar am 6. Mai 2014 Referent: Andreas Schilpp Seite 1 von 30

2 FR4 Semiflex - billiger als ein Kabelbaum? Definition, Begriffsklärung Systemvergleich Kabelbaum versus FR4 Semiflex Designprozess Designregeln, Lagenaufbau Herstellprozesse Cost- / performance- Vergleiche Verarbeitung von FR4 Semiflex Leiterplatten Anwendungsbeispiele Ausblick Seite 2 von 30

3 Definition, Begriffsklärung 1 semi ist ein lateinisches Präfix im Sinne von halb (Wikipedia) Flexibilität (von lat. flectere biegen, beugen) (Wikipedia) unscharf, nicht messbar In diesem Sinne ist also alles biegbar, also auch alles flexibel??? Im Weiteren: FR4Semiflex = biegbar Dünn oder partiell dünn mit speziellem Lack ohne flexible Folien wie PI Seite 3 von 30

4 Definition, Begriffsklärung 2 Partielle Dickenreduktion typischerweise durch Tiefenfräsen meist mit Spezialfräser (Phase, Radius) Teilweise auch Einsatz von Trennfolien oder Trennlacken Fotos: Ruwel, Isola, WE Seite 4 von 30

5 Definition, Begriffsklärung 3 Klarstellung bezüglich Duraflex (Isola 2005): nie in Serie produziert Heute wirbt Isola mit Semiflex spezielle FR4 Dünnlaminate Die Einflüsse auf die Biegbarkeit: Dicke Harz und Glasqualität Mechanikdesign und Layout Kupferqualität Fotos: Ruwel, Isola, WE Seite 5 von 30

6 Großer Einfluß: Prepregkonstruktion FR4 prepreg type 106 FR4 prepreg type 1080 FR4 prepreg type 2116 FR4 prepreg type 7628 dielectric thickness µm dielectric thickness µm dielectric thickness µm Nicht geeignet für Microvias FR4 Semiflex Quelle: Isola Seite 6 von 30

7 Systemvergleich: Kabelbaum versus FR4 Semiflex Inhomogenes System Homogenes System Seite 7 von 30

8 Systemvergleich: Kabelbaum versus FR4 Semiflex Inhomogenes System Homogenes System Bei wenigen Kontakten preiswerter Viele Löt- oder Kontaktstellen Bei Steckern lösbar und reparierbar Sehr robust (Ziehen am Kabel) Weniger Bauteile, günstige Logistik Einsparung Fläche für Stecker Footprint bzw. Lötpunkte Besste Verdrahtungssicherheit Perfekte Testbarkeit Bessere Signalintegrität Seite 8 von 30

9 Systemvergleich: gewinkelter Stecker versus FR4 Semiflex Seite 9 von 30

10 Fertigungsablauf FR4 Semiflex Multilayer 8 Lagen Seite 10 von 30

11 Fertigungsablauf FR4 Semiflex Multilayer 8 Lagen Seite 11 von 30

12 Fertigungsablauf FR4 Semiflex Multilayer 8 Lagen Seite 12 von 30

13 Fertigungsablauf FR4 Semiflex Multilayer 8 Lagen Seite 13 von 30

14 Es folgt eine Für eine möglichst eindeutige Benennung von Aufbauten verwenden wir eine logische Struktur ähnlich Starrflex. Was meinen Sie: Wie ist unsere Nomenklatur eines FR4 Semiflex Multilayers mit - 8 Lagen und davon - 1 Kupferlage im Biegebereich auf TOP und - 1 Kupferlage im Biegebereich auf Bottom? Seite 14 von 30

15 Designprozess Unsere Idee vom Systemhaus: Seite 15 von 30

16 Designregeln, Lagenaufbau WE Designregeln immer aktuell im Internet Ungünstig: Kupferfreie Fläche, kleine Außenradien Gut: Biegebereich gleichmäßig mit Kupfer belegt, großer Außenradius Lagenaufbau: Vorschlag von WE anfragen! Seite 16 von 30

17 Designregeln, Lagenaufbau Biegerichtung beachten S-förmige Biegung durch 2 Biegebereiche! Lagerwirkung optimieren Seite 17 von 30

18 Biegeradien, Biegewinkel, Biegebereichslänge Minimaler Biegeradius R bei Biegebereich 1-lagig: standardmäßig 5mm (zum Vergleich: Starrflex 1mm) 1-lagig mit speziell angepasstem Multilayer Aufbau: 4mm 2-lagig: nach Absprache (stark abhängig vom Aufbau) Anzahl Biegezyklen: typisch 10 bei minimal erlaubtem Biegeradius Biegebereichslänge L Seite 18 von 30

19 FR4 Semiflex: Vorbiegen und Befestigung Definierte Vorformung vor der Montage! Montage auf Kunststoffgehäuse: Seite 19 von 30

20 Design: Hinweise und Tipps Gliederkette reduzierter Fräsaufwand einzelnes Segment nur wenig gebogen! Große 180 Bereiche ersetzen durch 2 x 90 mit starrem Zwischenteil Seite 20 von 30

21 Cost- / performance- Vergleich: FR4 Semiflex zu Kabelbaum Kosten Performance Seite 21 von 30

22 Cost- / performance- Vergleich: FR4 Semiflex zu Starrflex Kosten Performance Seite 22 von 30

23 Es folgt eine Worin sehen Sie persönlich das größte Potenzial durch einen Umstieg von Kabelbaum auf FR4 Semiflex? Mehrfachnennungen sind möglich! Seite 23 von 30

24 Anwendungsbeispiele Meßtechnik Hydraulikantrieb Alte Lösung! Seite 24 von 30

25 Anwendungsbeispiele Meßtechnik Hydraulikantrieb Die Platine bestückt eingebaut Seite 25 von 30

26 Anwendungsbeispiele TPC84 Touchscreen Bediengerät mit Ethernet / TCP/IP Anbindung Seite 26 von 30

27 Anwendungsbeispiele Switchbox 12 x 13 Applications: Groundwater exploration, geotechnical investigation, monitoring of dams and dikes, environmental studies, geological survey, mineral prospecting, archaeology, detecting of cavities and buried objects, underwater, marine, borehole and cross-hole measurements Seite 27 von 30

28 Anwendungsbeispiele Switchbox 12 x Seite 28 von 30

29 Anwendungsbeispiele Switchbox 12 x Seite 29 von 30

30 Ausblick In Entwicklung: Biegebereiche 3-lagig Power Semiflex: Kombination mit geschweißten WIRELAID Drähten Seite 30 von 30