Flexible- und Starrflexible Leiterplatten

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Pamela Lenz
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1 Flexible- und Starrflexible Leiterplatten Gekürzte Version Lars-Olof Wallin IPC European Representative

2 Agenda Teil 1: Hintergrund und ökonomische Berechnungen. Teil 2: Design, CAD und CAM für Flex und Starrflex. Teil 3: Das Basis Material für Flex und Starrflex. Teil 4: Produktion von einer 2-Lager Flex. Teil 5: Produktion von einer 8-Lager Starrflex.

Teil 3: Das Basis Material für Flex und Starrflex.

3 IPC Teil: 1 Hintergrund und ökonomische Berechnungen

4 Historik Die Flexteknik ist mehr als 100 Jahre alt: 1903: Albert Hanson erhielt das British Patent : Thomas Edison beschrieb die Flexteknik. 1927: Parolini entwickelte das additive Kupfer 1960: Moderne Flexkarten mit Kupfer/Mylar. 1969: Kapton und high-tech Karten.

1904: Thomas Edison beschrieb die Flexteknik.

6 DEFINITIONEN

7 Vier typische Flex und Starrflex Zusammenstellungen 1. Einzel Cu Lager Flex.

8 Vier typische Flex und Starrflex Zusammenstellungen 2. Zwei Cu Lager Flex.

9 Four typical Flex and Flex-Rigid 3. Multi Cu Lager Flex. configurations

10 Warum Flex? Die fortschrittliche Lösung für ein modernes elektronisches Produkt: Diese Lösung ersetzt die Kabel zwischen den PCBs. Der wesentliche Vorteil mit Flex besteht in der unbegrenzten Flexibilität der Elektronikkonstruktion.

11 Vorteile mit Flex Geringeres Gewicht gegenüber Kabelinterface. Dünneres Material ergibt geringere Bauhöhe. Vereinfacht die Verbindung zwischen den Baugruppen. Eine grosse Anzahl von Herstellern und Basismateriallieferanten. Kürzere Produktentwicklungszyklen. Robuster als starre Baugruppen. Umweltfreundlicher als organisches Material.

Vereinfacht die Verbindung zwischen den Baugruppen.

12 Vorteilen mit Flex? Kleines Volumen. Sehr dünn. Einfach zu integrieren mit FR4 & HDI. Können viel mal beweget werden. Einfach zu Kundeanpassen. Kann mit Bauteilen gelötet werden.

13 Nachteile mit Flex Erfordert Spezialwerkzeuge und Erfahrung. Komplizierte Entfernung der SMD Bauteile. Elektrische Prüfung der Baugruppen. Die Sauberkeit ist kritisch. In der Kupferfoile können mit der Zeit Ermüdungserscheinungen auftreten. PI ist feuchtigkeitsempfindlicher als FR4. DER PREIS!!

Elektrische Prüfung der Baugruppen. Die Sauberkeit ist kritisch.

14 IPC Teil: 1A Was kostet Flex und Starrflex? Ohne Gewinn kein Erfolg!!

15 Kostenkalkül Was kostet ein Flex? Beispiel 2.

16 Vorteile mit Flex aus finanzieller Sicht Beispiel 2: Ein Teil in einem Bestückungsautomat. (Pick & Place maschine). Anforderung Demand: Mechanisch haltbar. Slussfolgerung! Flex kann Kabel + FR4 ersetzen! Wie hoch sind hierfür die Kosten in?

Anforderung Demand: Mechanisch haltbar. Slussfolgerung!

17 Kostenkalkül CAD Kosten: CAD von Flex kostet mehr als CAD of (4-lager). PCB Kosten: Die Flex Karte = teuerer, als FR4 + Kabel.

18 Kosten für Schablone: Gleich. Kostenkalkül Kosten für Pick & Place + Löden + Kontrolle: Flex ist wegen der Spezialvorrichtungen teurer.

19 Lassen Sie uns Rechnen! In Circuit Test: Gleich Entmontage der Kabel: Kosten für Kontakte und Kabeln: 0,5. Extra Montagezeit: 15 min = 7,5 /Teil. bei 500 Teilen: 4000.

20 Lassen Sie uns Rechnen! Gesamtkosten bei Maschinenstillstand: Wie hoch sind die Maschinenausfallkosten? Reparaturkosten: Bad will? Verlust des Kunden? Wiederholungsstörungen? Gesamt: 5000

21 Der Preis für Starrflex ist nicht das Wesentliche!! Es ist eine Frage wie man rechnet!

22 IPC Teil: 2 Design, CAD und CAM?

23 Netzplan BOM IPC-2141A IPC-2251 IPC-2152 IPC-7093 IPC-7094 J-STD-609A IPC-1752A IPC-2610 Neue

24 Entflektung -Gerber Data -Bohr Data -Flex Karte Spezifikation Footprints Bauteile Placierung IPC-2221A IPC-2223C IPC-7351B IPC-7525B IPC-7095B

25 -Gerber Data -Bohr Data -Flex Karte Spezifikation Zum Stans Lieferant IPC-2581 Program für: Laser Plotter Bohr & Fräsen AOI & El. Prüf. Vorbereitung von: Decklage Lödstopplack Versteifungen Prepreg Zeichnungen Zeichnungen und Digitale Data für Stans Werkzeug Zum Flex Herstellung

28 IPC-2221A Allgemeine Richtlinie für das Design von Leiterplatten Material Mechanische / Physische Eigenschaften Elektrische Eigenschaften Thermische Eigenschaften Bestückung Bohrungen, Leiter Dokumentation/ Unterlagen Test

29 IPC-2223C (Neu) (Flex und Starr Flex) Fachbereichsrichtlinie für das Design Flex und Starr Flex Leiterplatten Material Mechanische / Physische Eigenschaften Elektrische Eigenschaften Thermische Eigenschaften Bestückung. Bohrungen, Leiter Dokumentation/ Unterlagen Qualität Versicherungen.

30 Wie viel IPC Richtlinien kennen Sie? IPC-A-600H? IPC-A-610E?

31 2004 REV. H Löst dieses Buch die Probleme? NEIN!!

33 Löst dieses Buch die Probleme? NEIN!!

35 IPC Teil: 3 Basismaterial für Flexible- und Starrflexible Leiterplatten

36 Lager von Basismaterial

37 IPC-4562A Kupfer Folien Lager von Basismaterial IPC-4202A Base Dielectrics IPC-4204 Metal-Clad Dielectrics IPC-4203 Decklage IPC-4101C Versteifungen

38 IPC Richtlinien IPC Richtlinien von Basismaterial für Flex. IPC-4202A Flexible Base Dielectrics for Use in FPC. IPC-4203 Adhesive Coated Dielectric Films for Use as Cover Sheets for FPC and Flexible Adhesive Bonding Films. IPC-4204 Flexible Metal-Clad Dielectrics for Use in Fabrication of FPC. IPC-4562A Metal Foil for Printed Board Applications IPC-4101C Rigid Boards. (Flex-Rigid & Stiffeners)

39 IPC-4562A Kupfer Folien Lager von Basismaterial IPC-4101C IPC-4202/1-E1E2 1 = Specification IPC-4203 Sheet IPC-4202A IPC-4204 E = Base Dielectric Decklage Material Type Base Metal-Clad 1 = Reinforcement Material Dielectrics Dielectrics E = Reinforcement Type 2 = Base Material Thickness Versteifungen IPC-4202/1-E1E2

40 IPC-4204/S-C1E2M3/3 CU-W7-1P/1P S= Specification Sheet C = Base Dielectric Material Type 1 = Reinforcement Material E = Reinforcement Type 2 = Base Material Thickness M = Adhesive Type 3/3 = Adhesive Thickness CU = Foil Metal W = Foil Type 7 = Foil Grade 1 = Foil Thickness P = Bond Enhancement Treatment

41 IPC-4203/S-C1E2M3/3 S= Specification Sheet C = Base Dielectric Material Type 1 = Reinforcement Material E = Reinforcement Type 2 = Base Material Thickness M = Adhesive Type 3/3 = Adhesive Thickness

42 Ausschneiden von PI/PE Paneelen Montage von Versteifungen Laserschneiden von Decklage/ Versteifungen/Prepreg Stanzen von Decklage/ Versteifungen/Prepreg

43 Vorbereitende Decklager Vorbereitende Versteifungen Vorbereitende PI/PE Paneelen

44 IPC Teil: 4 Produktion vom 2-Lager Flex.

45 Qualifikation und Leistungsspezifikation für Flex und Starrflex Leiterplatten IPC-6011 IPC-6013B Die große Frage : Klasse 1? Klasse 2? Klasse 3?

46 Durch Kontaktiert Flexible PCB Flow Chart Zwei Lager PI Basisfolie Bohrung Laser oder Mechanical Kemisch Plätirung Cu 2-3 µm Elektrische Plätirung Cu 10 µm Belichtung Ätzen AOI Decklage Registrierung Decklage Laminieren Inspektion OK? Nein Ja Oberfläche Kennzeichnungsdruck El. Prüfung Fräsen Reparieren Ja oder Nein Versteifungen Montage Inspektion Verpackung Lieferung

47 IPC Teil: 5 Herstellung von ein 8-Lager Starrflex

48 8-Layer Flex-Rigid PCB Flow Chart 1 Double side base film PI for IL C U T Laminating Dry Film Exposure & Mylar Removal Developing Etching Stripping AOI Cover Lay Application Cover Lay Lamination Inspection Plasma Optical Registration Black Oxide Transportation to Multi-Layer Lay up Riveting

49 8-Layer Flex-Rigid PCB Flow Chart 2 Double side FR4 base material for IL Laminating Dry Film Exposure & Mylar Removal Developing Etching Stripping AOI Optical Registration Black Oxide Transportation to Multi-Layer Lay up

50 8-Layer Flex-Rigid PCB Flow Chart 3 Flex IL plus 2 x FR4 IL Lay up of Precut NF Prepreg Lay up of Teflon release part Lay up of FR4 IL & Prepreg ML Press Drilling Mechanical Deburring Plasma Chemical Cu 2-3µm Laminate Dry film Exposure Mylar removal Developing El. Plating µm Etching AOI Soldermask Surface Finish Silkscreen Profile E-Test Delivery

51 Fragen über Flex & Starrflex Karten 1. Design, CAD und CAM? 2. Material? 3. Kosten? 4. IPC Richtlinien? Zusammenfassung 5. Produktionsumfang? 6. Lange Lieferzeiten? 7.?

55 VIELEN DANK! Kontakt Information: Telefon: Handy:

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