Design-Richtlinie für flexible Leiterplatten

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1 IPC-2223B DE ASSOCIATION CONNECTING ELECTRONICS INDUSTRIES Ihr Fachverband für, Leiterplatten- und Elektronikfertigung e. V. -Richtlinie für flexible Leiterplatten FED e. V. - Ihr Fachverband für, Leiterplattenund Elektronikfertigung Alte Jakobstraße 85/ Berlin If a conflict occurs between the English and translated versions of this document, the English version will take precedence. Entwickelt durch das Flexible Circuits Subcommittee (D-11) vom 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-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 Struktur und Hierarchie der richtlinien-familie IPC-2220 IPC-2221 Generelle grundlagen (*) IPC-2222 starrer LP (*) IPC-2223 flexibler LP (*) IPC-2224 PCMCIA IPC-2225 MCM-L IPC-2226 HDI Die (*) gekennzeichneten Richtlinien liegen in deutscher Übersetzung vor und sind über den FED zu beziehen Vorwort Diese Richtlinie stellt Detailinformationen für das flexibler Leiterplatten zur Verfügung. Sie berührt alle Aspekte und Details der Anforderungen an das. Die hier enthaltenen Informationen ergänzen die allgemeinen anforderungen in IPC Diese Fachbereichsrichtlinie, die zusammen mit IPC-2221 genutzt wird, ersetzt IPC Vorteile flexibler Leiterplatten Aufgrund der dünnen Folien, die in Flexleiterplatten eingesetzt werden, können flexible Leiterplatten helfen, in Elektronikprodukten Gewicht und Platz einzusparen, nicht zuletzt wegen der dreidimensionalen Anordnungsmöglichkeiten. Flexible Leiterplatten können zum Anschluss verschiedener Steckverbinder aufgefächert werden. Durch Falten kann ihre räumliche Orientierung verändert werden. Es steht eine Anzahl flexibler Dielektrika (z. B. Polyimide, Polyester, Polyetherimide) mit unterschiedlichen Eigenschaften zur Verfügung, wobei die Einen vor allem thermische Stabilität bieten, die Anderen dagegen für preiswerte Anwendungen geeignet sind. Die thermische Stabilität flexibler Polyimid-Leiterplatten erlaubt die Verwendung von Bauelementen für die Durchsteckmontage und/oder Oberflächenmontage. Polyester-Schaltungen sind für Low-Cost-Schaltungen mit eingeschränkter Bauteilverwendung geeignet. Polyester wird typischerweise für Anwendungen mit niedrigen Löttemperaturen eingesetzt. Die Flexibilität der Leiterplatten kann einen einfachen Einbau und/oder eine vereinfachte Wartung während der Gerätenutzung ermöglichen. Die Kombinierung flexibler und starrer Leiterplatten erleichtert die Elektronikmontage bei beschränkten Raumverhältnissen durch Vereinfachung oder Eliminierung von Steckverbindungen.

3 IPC-2223B Mai 2008 Inhaltsverzeichnis 1 ANWENDUNGSBEREICH Zweck Produktklassifikationen Leiterplattentyp Anwendungsklassen Revisionsänderungen ANWENDBARE DOKUMENTE IPC Gemeinsame Industriestandards (Joint Industry Standards) ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN Konstruktionsdarstellung 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 ) Vorgetränktes Verbundmaterial (Prepreg) (flüssig) Flexible kleberbeschichtete Verbundfolien (gegossene oder schicht) Leitfähige anisotrope Abdeckmaterialien Leitfähige Materialien (Oberflächen Endbehandlung) 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 kehlen (Spannungsentlastungen) Bestückungsanforderungen Betrachtungen zur Mechanik Flexible und starrflexible Leiterplatten im utzen Flexible und starrflexible Einzelleiterplatten Feuchtigkeit Infrarot Vorheizung und Reflowlöten Glasübergangstemperaturen (T g ) Bemaßungssysteme Bezugsgrößen ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN Elektrische Betrachtungen Impedanz- und Kapazitätskontrolle WÄRMEMANAGEMENT BAUTEIL- UND BESTÜCKUNGSASPEKTE Allgemeine Bestückungsanforderungen Standardanforderungen der Oberflächenmontage Anschlussflächen für die Oberflächenmontage.. 22 iv

4 Mai Zwangsbedingungen für die Bauteilmontage auf flexible Bereiche Anschlussverbindungen Anschlussflächenverschiebungen LÖCHER UND VERBINDUNGEN Allgemeine Anforderungen an Anschlussflächen mit Löchern Anforderungen an Anschlussflächen Restring-Anforderungen Betrachtungen zur Anschlussflächengröße bei Anschlussösen und Lötnägeln Anschlussflächengröße für nichtmetallisierte Bauteilanschlusslöcher Anschlussflächengröße für durchmetallisierte Bauteilanschlusslöcher Wärmefallen 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 Zugangsöffnungen, ichtmetallisierte Löcher n-zugangslöcher Zugangslöcher in der n-stegbreite Anschlussflächen-Zugang Typ 1 Anschlussflächen-Zugang, Beidseitig Zugangsöffnungen zu LEITERBAHNEN 10.1 Leiterbahn-Eigenschaften Leiterbahnführung Leiter-Kantenabstand Anschlussflächeneigenschaften Große leitfähige Bereiche DOKUMENTATION QUALITÄTSSICHERUNG Bilder Bild 1-1 Typ 1 einseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat... 1 IPC-2223B 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... 1 Bild 1-4 Typ 2 zweiseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberlosem Substrat... 1 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... 2 Bild 1-8 Typ 4 starr-flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberlosem Substrat... 2 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... 4 Bild 3-2 Endgültige utzenanordnung... 4 Bild 4-1 Schnittbeispiele für den Aufbau flexibler Bereiche... 5 Bild 4-2 Schnitt durch den Aufbau des nicht verklebten flexiblen Bereiches einer starr-flexiblen Leiterplatte... 6 Bild 4-3 Beschichtung bei kleberlosen Substraten... 9 Bild 4-4 Selektive Beschichtung bei kleberlosen Substraten Bild 5-1 Verschachtelte Schaltungen auf einem utzen Bild 5-2 Spezielle Merkmale flexibler Leiterplatten.. 11 Bild 5-3 Aussparung als Bohrung Bild 5-4 Verstärkungsfleck für flexible Bereiche Bild 5-5 Schlitze und uten 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) v

5 IPC-2223B Mai 2008 Bild 5-12 Lagenstress während des Faltens (Aufbau mit kleberlosem Substrat) Bild 5-13 Rückfaltung Bild 5-14 Unregelmäßige Faltungen Bild 5-15 Differentielle Leiterplattenlängen Bild 5-16 Differentielle Leiterplattenlängen, Starrflexible Leiterplatten Bild 5-17 Buchbinder Bild 5-18 Typisches Beispiel für Kupferentfernung für flexible Abschirmung Bild 5-19 kehlen (Spannungsentlastung) Bild 5-20 Festlegung der Bezugsgrößen Bild 9-1 Leiterbahn-Anschlussflächen-Übergänge Bild 9-2 Zugangsöffnungen in der und freigelegte Anschlussflächen mit nichtmetallisierten Löchern Bild 9-3 Bild 9-4 Bild 10-1 Tabelle 4-1 Tabelle 4-2 Tabelle 9-1 Tabelle 9-2 Zugangsöffnungen in der für freigelegte Anschlussflächen mit nichtmetallisierten Löchern Zugangsöffnungen in der und freigestellte Anschlussflächen mit durchmetallisierten Löchern Leiterbahnführung, Übergang starrer/ flexible Bereich Tabellen Eigenschaften typischer flexibler Dielektrika... 8 Minimale mittlere Kupferstärke in mm [in]... 9 Minimale Herstellungstoleranz- Zugaben für Verbindungs- Anschlussflächen in mm [in] Betrachtungen zu nichtfunktionalen Anschlussflächen vi

6 Mai 2008 IPC-2223B -Richtlinie für flexible Leiterplatten 1 ANWENDUNGSBEREICH Diese Richtlinie legt die Anforderungen an das 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 details 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 - 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 (siehe Bilder 1-1 und 1-2). Typ 2 Zweiseitige flexible Leiterplatte mit zwei leitfähigen Lagen mit durchmetallisierten Löchern, mit oder ohne Versteifungen (siehe Bilder 1-3 und 1-4). loses Substrat Kupfer-Anschlussfläche IPC-2223b-1-2-de Bild 1-2 Typ 1 einseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberlosem Substrat Kupferbeschichtetes Loch Polyimid Substrat Kupfer-Anschlussflächen IPC-2223b-1-3-de Bild 1-3 Typ 2 zweiseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat Kupfer- Anschlussflächen Substrat Kupfer-Anschlussfläche IPC-2223b-1-1-de Bild 1-1 Typ 1 einseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberbeschichtetem Substrat loses Substrat Kupferbeschichtetes Loch IPC-2223b-1-4-de Bild 1-4 Typ 2 zweiseitige flexible Leiterplatte Aufbau mit kleberlosem Substrat 1