Flex-LP und Starr-Flex-LP aus der Sicht des Bestückers...

Transkript

1 Flex-LP und Starr-Flex-LP aus der Sicht des Bestückers... 1

2 Allgemeine Hinweise Wir empfehlen für das Leiterplatten-Design die Richtlinie IPC-2223 / Design - Richtlinie für flexible Leiterplatten. Diese ist auf der Website des FED (Fachverband Elektronik-Design e.v.) erhältlich. 2

3 Gliederung - Auswahl des LP-Types - Beispiele Starr-Flex sowie Flex-LP - Oberflächen für Flex und Starr-Flex - Unterlagen - Designempfehlungen - Bestückungsempfehlungen - Aufruf 3

4 Auswahl des LP-Typs - für flexibelste Anwendungen - Mehrfachbiegungen im Flexbereich - für Biegung während des Einbaus - sehr dünne und kleine LP möglich - mit starren Abdeckungen im Flexbereich bestückbar wie starre LP - Konstruktionen mit hoher Strombelastbarkeit möglich - Bestückhilfen erforderlich - keine Mehrfachbiegebeanspruchung - hoher Stress für Bauteile und Lötverbindungen - wie starre LP zu bestücken 4

5 Beispiel Starrflex - Fertigung im Nutzen - Zweiseitige SMD-Bestückung - Absprache Kunde < > LP-Fertiger bereits erfolgt 5

6 Beispiel Starrflex Nutzenbetrachtungen - Nutzen für Handling- und Transportsysteme erforderlich - empfindliche LP wird besser geschützt - gleichzeitiger Pastendruck und Bestückung mehrerer Baugruppen - Passermarken für Vision-System vorhanden - Rahmen in Nuttechnik mit einseitiger Unterstützung des flexiblen Bereiches Dadurch nach Abkleben der nicht unterstützten Seite Bestückung wie starre LP 6

7 Beispiel Starrflex Zweiseitige Bestückung - Bestückung nur im starren Bereich - durch gleiche Dicke der starren Bereiche Pastendruck mit StandardSchablone möglich - durch geringe BE-Anzahl nur eine Rüstung der SMD-Linie nötig Dadurch keine Zwischentrocknung oder Trockenlagerung zwischen B- und L-Seite nötig. - trotzdem 3 Wärmeprozesse, da unbedingt direkt vor der Verarbeitung getempert werden muss 7

8 Beispiel Starrflex Absprache Kunde <-> LP-Fertiger - Materialauswahl bereits vorgegeben - Nutzen bereits festgelegt, muss aber trotzdem immer überprüft werden, da Anforderungen LP-Fertiger und Bestücker oft unterschiedlich sind - trotz der Absprachen gab es mehrere Schritte bis zum Serienprodukt, da die Anforderungen an den Flexbereich nicht auf Anhieb erfüllt wurden. 8

9 Beispiel Flex-LP - Fertigung im Nutzen - Zweiseitige SMD-Bestückung - Absprache Kunde < > LP-Fertiger bereits erfolgt 9

10 Beispiel Flex-LP Nutzenbetrachtungen - Nutzen für Handling- und Transportsysteme erforderlich - empfindliche LP wird besser geschützt - gleichzeitiger Pastendruck und Bestückung für mehrere Baugruppen - Passermarken für Vision-System in Einzelschaltung vorhanden (nötig wegen erhöhtem Verzug) - Rahmen in Nuttechnik mit gelaserter Trennung im Flexbereich 10

11 Beispiel Flex-LP Zweiseitige Bestückung - Bestückung auf Flex incl. QFN32-1. Seite Bestückung mittels Druckund Bestück-Nest, Pastendruck mit Standard-Schablone - 2. Seite für geringe Stückzahlen per Handdispensen und -bestückung. Für Serie ist ebenfalls Druck- und Bestücknest notwendig. Eine Neugestaltung des Nutzens für Stufenschablone ist erforderlich 11

12 Beispiel Flex-LP Absprache Kunde <-> LP-Fertiger - Materialauswahl bereits vorgegeben - Nutzen bereits festgelegt, konnte vorab nicht überprüft werden Probleme: - Stege der Lasertrennung bereits vor der Bestückung nicht mehr vorhanden - Stege im verstärkten Bereich nicht für Hakentrenner ausgelegt - Reststege angebohrt - keine Passermarken im Nutzen 12

13 Oberflächen für Flex und Starr-Flex Empfohlene Oberflächen: - Chem. Nickel/Gold - Chem. Silber (mit Einschränkungen in der Lagerung + Anlaufen) Nicht empfohlen: HAL für Starrflex möglich, jedoch nicht (!) RoHS-konform. Für Flex und FR4-Starrflex (semiflex) ist Oberfläche HAL nicht möglich! HAL bleifrei ist für die 3D Technik nicht zugelassen. Die hohen Prozeßtemperaturen und die Feuchteempfindlichkeit von Polyimid machen diese Oberflächenbehandlung unmöglich. Weiterhin ist die ungünstige Schichtdickenverteilung (1 bis 40 µm) sehr ungünstig für Fine Pitch Bauteile. Chemisch Zinn (chem. Sn) Starrflexible Leiterplatten mit Polyimid müssen vor dem Lötprozess getrocknet werden. Durch die bleifreien Lötprozesse mit höheren Temperaturen wird der Trockenprozess noch entscheidender, um das Risiko für Delaminationen zu minimieren. Durch die Wärmeeinwirkung beim Trocknen tritt bei den Löt-Oberflächen eine künstliche Alterung ein, die sich insbesondere bei chemisch Zinn negativ auf das Lötverhalten auswirkt. Hinzu kommt, dass der Beschichtungsprozess mit chemisch Zinn durch die aggressive Prozesschemie eine starke Materialbelastung darstellt und insbesondere die Stopplacksysteme schädigen kann (Unterwanderung). 13

14 Unterlagen für die Flex- und Starrflex-Leiterplatte - Definieren, was führend ist: Zeichnung oder Daten. Die elektronischen Daten (Gerber/ODB++, CAD Daten) enthalten bereits alle geometrischen Abmessungen. - Keine Überspezifikation: eine gute Zeichnung zeigt die flache Abwicklung der Schaltung (2D), eine 3D Ansicht der Einbausituation und nur kritische Dimensionen. Jedes überflüssige Maß auf der Zeichnung muss mit den elektronischen Daten verglichen werden und führt bei Diskrepanzen unweigerlich zu Verzögerungen und zusätzlichem Aufwand. - Materialien möglichst allgemein spezifizieren, z. B. nach IPC Spezifikationsblätter. Keine Materialbezeichnungen von Lieferant X mit Material Y vorschreiben. - Kleberschichten sollten grundsätzlich nicht bemaßt werden, sondern nur die Gesamtdicke, Kupferdicken und notwendige Dielektrikumsdicken (z. B. wegen Impedanzoder Isolationsforderungen). - Allgemeine Vorgaben zur Erstellung eines optimalen Liefernutzens und mögliche Positionen für Stege (besonders auch im Flexbereich / Alternative Laserschnitt). Ein in der Anfrage vorgegebener Liefernutzen kann dann durch einen günstigeren ersetzt werden und führt durch eine bessere Auslastung zu einem günstigeren Preis. 14

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16 Designempfehlungen - Oberfläche: chem. Ni/Au - bevorzugt Starr-Flex anstatt Flex-LP einsetzen - Nutzengestaltung mit LP-Fertiger und Bestücker absprechen - Dukos in Flex-Bereichen vermeiden - Nutzen mit ausreichend Passermarken versehen - bei Starr-Flex Unterstützung für Flexbereiche vorsehen - starre Bereiche gleich dick - zweiseitige Bestückung von Flex-LP vermeiden - Flexbereiche bleiben nicht eben! 16

17 Bestückungsempfehlungen - Lagerung <50% rel. Luftfeuchtigkeit - Trocknung max. 2 Stunden vor Lötvorgängen (auch bei Reparaturen) - Bei längeren Zwischenstationen Lagerung im Trockenschrank - Nutzengestaltung mit LP-Fertiger und Designer absprechen - Nutzen nicht zu groß wählen, ausreichende Stabilität beachten - Nutzen mit ausreichend Passermarken versehen - verringerte Temperaturbelastbarkeit beachten Reflow möglichst auf 220 C begrenzen - flexible Bereiche nicht thermischen Prozessen biegen (Gefahr der Delamination - Flexbereiche bleiben nicht eben! 17

18 Beteiligung aller Partner Designer LP-Fertiger Bestücker 18

19 Bitte kontaktieren Sie uns vor Abschluss der Entwicklung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 19