Wenn Sie sich mit Elektronik und Leiterplattendesign beschäftigt haben, sind Sie wahrscheinlich auf den Begriff „Starre flexible Leiterplatte“ gestoßen. Starrflexible Leiterplatten erfreuen sich aufgrund ihrer Flexibilität, Haltbarkeit und Platzersparnis zunehmender Beliebtheit. Durch die Kombination flexibler und starrer Substrate auf einer einzigen Platine können Designer die Funktionalität ihrer Geräte maximieren und gleichzeitig Größenbeschränkungen minimieren. In diesem umfassenden Leitfaden geht Capel auf die grundlegenden Schritte und Best Practices für den Entwurf einer Starrflex-Leiterplatte ein. Unabhängig davon, ob Sie ein erfahrener Profi oder Neuling im PCB-Design sind, vermittelt Ihnen dieser Artikel das Wissen und die Werkzeuge, die Sie benötigen, um erfolgreich robuste und zuverlässige starre, flexible Leiterplatten zu erstellen.

Inhaltsverzeichnis:

Rigid-Flex-Leiterplatten verstehen

Vorteile der Starrflex-Leiterplatte

Designüberlegungen für starre flexible Leiterplatten

Starrflex-Leiterplatten-Designprozess

Tools und Software für das Design starr-flexibler Leiterplatten

Prüfung und Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten

Abschließend

PCB Rigid Flex verstehen:

Bevor Sie in den Designprozess eintauchen, ist es wichtig, ein klares Verständnis davon zu haben, was eine Starrflex-Leiterplatte ist. Eine Starrflex-Leiterplatte ist eine Hybridleiterplatte, die flexible und starre Substrate in einer einzigen Struktur vereint. Durch die Integration flexibler gedruckter Schaltkreise mit starren Teilen erhöhen diese Platinen die Zuverlässigkeit, verringern die Größe und erhöhen die Haltbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten. Die flexiblen Bereiche ermöglichen eine 3D-Konfiguration, während die starren Teile der Baugruppe Stabilität und Halt verleihen.

Vorteile von Rigid Flex Board:

Der Einsatz von Starrflex-Leiterplatten bringt mehrere Vorteile mit sich, die sie für viele Anwendungen attraktiv machen. Diese Vorteile

enthalten:

Platzsparend:Einer der Hauptvorteile von Starrflex-Leiterplatten ist ihre Platzersparnis. Diese Platinen integrieren mehrere Platinen in einer kompakten Struktur, indem Anschlüsse und Verkabelung entfallen. Dadurch verringert sich nicht nur die Gesamtgröße des elektronischen Geräts, sondern auch sein Gewicht, sodass es sich für kompakte tragbare Anwendungen eignet.

Erhöhte Zuverlässigkeit:Starrflex-Leiterplatten weisen im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten eine höhere Zuverlässigkeit auf. Die Kombination aus flexiblen und starren Substraten verleiht der Baugruppe Stabilität und verringert das Risiko von Brüchen oder Ausfällen. Der flexible Teil absorbiert mechanische Belastungen und verhindert Schäden durch Vibrationen, Stöße oder Temperaturschwankungen. Diese erhöhte Zuverlässigkeit stellt sicher, dass elektronische Geräte auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen funktionsfähig bleiben.

Designflexibilität:Rigid-Flex-Leiterplatten bieten beispiellose Designflexibilität. Sie unterstützen 3D-Konfigurationen und komplexe Layouts und ermöglichen Designern die Entwicklung innovativer und kompakter Lösungen für komplexe elektronische Geräte. Diese Flexibilität eröffnet die Möglichkeit einzigartiger und individueller Designs, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten sind.

Verbesserte Haltbarkeit:Durch den Verzicht auf Steckverbinder und Kabel minimieren Starrflex-Leiterplatten die Risiken, die mit losen Verbindungen oder Kabelermüdung einhergehen. Das Fehlen beweglicher Teile erhöht die Haltbarkeit zusätzlich, da es weniger Fehlerquellen gibt. Darüber hinaus weist der flexible Teil der Leiterplatte eine hervorragende Beständigkeit gegenüber Vibrationen, Stößen und extremen Temperaturschwankungen auf, wodurch sie für raue Umgebungen geeignet ist.

Kostengünstig:Obwohl die Anschaffungskosten von Rigid-Flex-Leiterplatten möglicherweise etwas höher sind als bei herkömmlichen starren Leiterplatten, können sie auf lange Sicht Geld sparen. Der Verzicht auf Steckverbinder und Verkabelung reduziert die Montagekomplexität und -zeit, was wiederum die Arbeitskosten senkt. Darüber hinaus können die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von Starrflex-Boards die Wartungs- und Reparaturkosten senken und so langfristig die Gesamtkosteneffizienz verbessern.

Designüberlegungen für den Starrflex-Designleitfaden:

Beim Entwurf einer Starrflex-Leiterplatte müssen verschiedene Faktoren sorgfältig berücksichtigt werden, um optimale Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Hier sind einige wichtige Designüberlegungen, die Sie beachten sollten:

A. Mechanische Einschränkungen:Verstehen und analysieren Sie die mechanischen Einschränkungen von Geräten. Bestimmen Sie den erforderlichen Biegebereich, den Faltwinkel und alle Anschlüsse oder Komponenten, die möglicherweise zusätzliche Unterstützung erfordern. Flexible Abschnitte sind so konzipiert, dass sie wiederholtem Biegen und Falten standhalten, ohne ihre Funktionalität zu beeinträchtigen.

B. Trace-Routing:Stellen Sie eine ordnungsgemäße Leiterbahnführung sicher, um die Signalintegrität aufrechtzuerhalten. Vermeiden Sie die Platzierung von Leiterbahnen in der Nähe von Biegebereichen, um das Risiko von Kurzschlüssen oder Signalstörungen zu minimieren. Halten Sie den richtigen Abstand zwischen den Leiterbahnen ein, um Übersprechen und Signalverschlechterung zu verhindern. Erwägen Sie die Verwendung impedanzkontrollierter Leiterbahnen für Hochgeschwindigkeitssignale, um Signalreflexionen und -verluste zu minimieren.

C. Komponentenplatzierung:Optimieren Sie die Platzierung der Komponenten, um Stabilität zu gewährleisten und Störungen durch gekrümmte Bereiche zu vermeiden. Berücksichtigen Sie Komponentengröße, Gewicht und thermische Eigenschaften, um Spannungskonzentrationen in flexiblen Bereichen zu verhindern. Platzieren Sie schwerere Komponenten aus Stabilitätsgründen auf starren Abschnitten und vermeiden Sie die Platzierung hoher Komponenten, die das Biegen oder Falten der Platine behindern könnten.

D. Materialauswahl:Wählen Sie Materialien aus, die für die flexiblen und starren Teile der Leiterplatte geeignet sind. Berücksichtigen Sie Flexibilität, Hitzebeständigkeit und Kompatibilität mit Herstellungsprozessen. Flexible Materialien sollten eine gute Biegbarkeit und Haltbarkeit aufweisen, während starre Materialien eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen sollten. Stellen Sie sicher, dass das ausgewählte Material mit dem Montage- und Lötprozess kompatibel ist.

e. Kupferbilanz:Sorgt für eine ausgewogene Kupferverteilung auf der Leiterplatte, um Verformungen, Risse oder andere mechanische Fehler zu verhindern. Verwenden Sie die richtige Kupferdicke und Musterverteilung, um Spannungskonzentrationen zu minimieren. Vermeiden Sie starke Kupferspuren oder eine hohe Kupferdichte in flexiblen Bereichen, um mechanische Belastungen und Ausfälle zu vermeiden.

F. Design für Herstellbarkeit:Arbeiten Sie während des gesamten Designprozesses eng mit Herstellern zusammen, um die Herstellbarkeit von Starrflex-Leiterplatten sicherzustellen. Berücksichtigen Sie die Möglichkeiten und Einschränkungen von Herstellungs- und Montageprozessen wie Laminieren, Bohren und Ätzen. Optimieren Sie Designs, um Herstellung, Montage und Tests zu vereinfachen.

Designprozess für starr-flexible Leiterplatten:

Das Entwerfen einer robusten Starrflex-Leiterplatte umfasst mehrere wichtige Schritte, um ein erfolgreiches und zuverlässiges Design zu gewährleisten. Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung

Anleitung zum Designprozess:

Designanforderungen definieren:Beginnen Sie damit, die Anforderungen des Projekts klar zu definieren, einschließlich der gewünschten Funktionalität, elektrischen Spezifikationen und mechanischen Einschränkungen. Dies bietet eine solide Grundlage für den Designprozess.

Schematischer Aufbau:Erstellen Sie Schaltpläne, um elektrische Verbindungen und die Platzierung von Komponenten herzustellen. Dieser Schritt hilft bei der Festlegung des Gesamtlayouts der Leiterplatte und stellt sicher, dass alle erforderlichen Komponenten enthalten sind.

Definition der Brettform:Bestimmen Sie die Gesamtgröße und Form des Starrflex-Boards. Berücksichtigen Sie die Gerätegröße und alle mechanischen Einschränkungen, wie zum Beispiel den verfügbaren Platz oder spezifische Installationsanforderungen.

Komponentenplatzierung:Platzieren Sie die Komponenten auf einem starren Teil der Platine und achten Sie auf ausreichenden Abstand für die Kupferleiterbahnen. Berücksichtigen Sie das Wärmemanagement und vermeiden Sie die Platzierung von Komponenten, die die flexiblen Teile beeinträchtigen könnten. Dieser Schritt trägt dazu bei, das Layout hinsichtlich Leistung und Herstellbarkeit zu optimieren.

Trace-Routing:Verlegen Sie Kupferleiterbahnen auf der Platine und platzieren Sie kritische Signale auf möglichst starren Komponenten. Achten Sie besonders auf Impedanzanpassung, Rauschmanagement und die Vermeidung von Hochgeschwindigkeitssignalkreuzungen. Befolgen Sie Best Practices für die Signalintegrität und berücksichtigen Sie alle spezifischen Anforderungen für Starr-Flex-Designs.

Flexible Gestaltung:Nachdem die starre Verkabelung abgeschlossen ist, konzentrieren Sie sich auf die Verkabelung des flexiblen Teils der Leiterplatten. Beachten Sie die vom Hersteller angegebenen Anforderungen an Aufbau, Leiterbahnbreite und Abstand. Stellen Sie sicher, dass das Design den Designrichtlinien des Herstellers für flexible Leiterplatten entspricht, um Zuverlässigkeit und Haltbarkeit zu gewährleisten.

Validieren Sie das Design:Führen Sie eine gründliche Designprüfung mit geeigneten Softwaretools durch. Dazu gehören Design Rule Checking (DRC), Electrical Rule Checking (ERC) und Signalintegritätsanalyse. Stellen Sie sicher, dass das Design alle Anforderungen erfüllt und die ordnungsgemäße Funktionalität gewährleistet.

Erstellung von Fertigungsunterlagen:Erstellen Sie alle notwendigen Fertigungsunterlagen gemäß den Anforderungen des Herstellers. Dazu gehört die Erstellung von Gerber-Dateien, Bohrdateien und Montagezeichnungen. Stellen Sie sicher, dass die Fertigungsdokumente den Entwurf genau widerspiegeln und alle für die Fertigung und Montage erforderlichen Informationen enthalten.

Rückblick beim Hersteller:Arbeiten Sie eng mit dem Hersteller Ihrer Wahl zusammen, um das Design zu überprüfen und sicherzustellen, dass es den Fertigungs- und Montagefähigkeiten entspricht. Arbeiten Sie mit dem Hersteller zusammen, um etwaige Fragen oder Bedenken auszuräumen und notwendige Anpassungen am Design vorzunehmen.

Tools und Software für das Rigid-Flex-PCB-Design:

Das Entwerfen starrer flexibler Schaltkreise erfordert den Einsatz spezieller Werkzeuge und Software, um genaue und zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten. Hier sind

einige beliebte Softwaretools, die in der Branche verwendet werden:

A. Altium-Designer:Altium Designer ist für seine umfassenden Designfunktionen bekannt und bietet 3D-Modellierung, Designregelprüfung, Signalintegritätsanalyse und eine benutzerfreundliche Oberfläche.

B. Kadenz Allegro:Cadence Allegro bietet leistungsstarke Tools zum Entwerfen von Starrflex-Leiterplatten. Es bietet erweiterte Funktionen für Routing, Hochgeschwindigkeitsdesign und Einschränkungsmanagement.

C. Mentor Xpedition:Mentor Xpedition wird häufig für komplexe Leiterplattendesigns, einschließlich Starrflex-Leiterplatten, eingesetzt. Es bietet eine umfangreiche Komponentenbibliothek, umfassende Designregelprüfung und Signalintegritätsanalyse.

D. Eagle-Platine:Eagle PCB ist eine beliebte Wahl für Einsteiger und kleine Projekte. Es bietet eine intuitive Benutzeroberfläche, Schaltplanerfassungs- und Layout-Editoren sowie eine flexible Konfiguration von Designregeln.

e. OrCAD:OrCAD PCB Designer ist ein vielseitiges Softwarepaket, das das komplette PCB-Design unterstützt, einschließlich starrer flexibler Leiterplatten. Es bietet Funktionen wie Design for Manufacturability (DFM)-Prüfung, Design-Feedback in Echtzeit und Hochgeschwindigkeitsrouting.

F. SolidWorks:Hierbei handelt es sich um eine beliebte mechanische Designsoftware, die in Verbindung mit PCB-Designsoftware verwendet werden kann, um genaue 3D-Modelle von PCB-Flex-Komponenten zu erstellen. Es ermöglicht die Visualisierung der Leiterplatte im zusammengebauten Zustand und hilft bei der Identifizierung potenzieller Störungen oder Montageprobleme.

G. PADS:PADS ist eine PCB-Designsoftware von Mentor Graphics, die umfassende Design- und Simulationsfunktionen bietet. Es bietet Funktionen, die speziell auf das Starrflex-PCB-Design zugeschnitten sind, einschließlich einer flexiblen Überprüfung von Designregeln und einer dynamischen 3D-Visualisierung.

H. KiCad:KiCad ist eine Open-Source-PCB-Designsoftware, die umfassende Designtools für das Starrflex-PCB-Design bereitstellt. Es bietet eine intuitive Benutzeroberfläche, Schaltplanerfassungs- und Layouteditorfunktionen und unterstützt flexibles PCB-Design und -Routing.

ich. SOLIDWORKS-PCB:Diese Software kombiniert mechanische und elektrische Designfunktionen und eignet sich daher ideal für die Entwicklung von Starrflex-Platinen. Es ermöglicht eine effiziente Zusammenarbeit zwischen mechanischen und elektrischen Designteams und gewährleistet die präzise Integration flexibler und starrer PCB-Komponenten.

Bei der Auswahl eines Softwaretools für das Starr-Flex-PCB-Design ist es wichtig, Faktoren wie die Komplexität des Designs, das Fachwissen des Designteams und Budgetbeschränkungen zu berücksichtigen. Es wird empfohlen, die Eigenschaften, Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit verschiedener Tools zu bewerten, bevor Sie eine Entscheidung treffen. Shenzhen Capel stellt seit 2009 starre, flexible Leiterplatten her. Bei Fragen können Sie sich gerne an uns wenden.

Testen und Herstellen halbstarrer flexibler Leiterplatten:

Sobald der Entwurf abgeschlossen ist, ist die Kombination von Test- und Fertigungsüberlegungen entscheidend für die erfolgreiche Implementierung

einer Starrflex-Leiterplatte. Hier sind einige wichtige Schritte im Test- und Herstellungsprozess:

A. Prototypenentwicklung:Vor der Serienproduktion muss ein Prototyp eines Starrflex-Leiterplattendesigns erstellt werden. Prototyping ermöglicht gründliches Testen und Validieren von Designs. Es hilft, Konstruktionsfehler oder potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen, sodass notwendige Änderungen vorgenommen werden können.

B. Fertigungsbericht:In enger Zusammenarbeit mit dem Hersteller wird das Design überprüft, um sicherzustellen, dass es für die Herstellung und Montage geeignet ist. Besprechen Sie Herstellungsempfehlungen wie Materialauswahl, Aufbaudesign und spezifische Anforderungen für starre und flexible Bereiche. Dieser Schritt ist entscheidend, um einen reibungslosen Herstellungs- und Montageprozess zu gewährleisten.

C. Design für Testbarkeit (DFT):Berücksichtigen Sie Designaspekte, die die Testbarkeit von Starrflex-Leiterplatten verbessern. Implementieren Sie Funktionen wie Testpunkte, Zugangsplatinen oder integrierte Selbsttests (BIST), um Tests während der Herstellung und während des gesamten Produktlebenszyklus zu erleichtern. DFT-Überlegungen tragen dazu bei, den Testprozess zu vereinfachen und potenzielle Probleme zu erkennen.

D. Automatisierte optische Inspektion (AOI):Nutzen Sie das AOI-System, um eine automatisierte optische Inspektion der gefertigten Starrflex-Leiterplatte durchzuführen. AOI-Systeme können potenzielle Herstellungsfehler wie Kurzschlüsse, Unterbrechungen, falsch ausgerichtete Komponenten oder Lötstellen erkennen. Dieser Schritt stellt die Qualität und Zuverlässigkeit der hergestellten Platinen sicher.

e. Zuverlässigkeitstest:Die hergestellte Starrflexplatine wird einem strengen Zuverlässigkeitstest unterzogen. Zu diesen Tests gehören Umweltbelastungstests, thermische Zyklen, Vibrationstests und Funktionstests der Platine. Zuverlässigkeitstests verifizieren die Haltbarkeit und Leistung der Leiterplatte unter realen Bedingungen.

F. Designdokumentation:Pflegen Sie eine umfassende Konstruktionsdokumentation, einschließlich Stücklisten (BOM), Montagezeichnungen, Testplänen und Testspezifikationen. Dieses Dokument ist für die Fehlerbehebung, Reparaturen und zukünftige Überarbeitungen unerlässlich. Es kann als Referenz für den gesamten Produktlebenszyklus verwendet werden.

Durch die Befolgung dieser Schritte können Capel-Leiterplattenhersteller eine erfolgreiche Prüfung und Herstellung von Starrflex-Leiterplatten sicherstellen, was zu qualitativ hochwertigen und zuverlässigen Produkten führt.

Zusammenfassend:

Die Entwicklung und Herstellung starrer, flexibler Leiterplatten erfordert ein umfassendes Verständnis der mechanischen, elektrischen und fertigungstechnischen Aspekte. Gemäß den in diesem Leitfaden dargelegten Grundsätzen gewährleistet Capel die erfolgreiche Entwicklung, Prüfung und Herstellung robuster und zuverlässiger Starrflex-Leiterplatten. Starrflex spart Platz, erhöht die Haltbarkeit und Flexibilität und ist somit eine wertvolle Lösung in verschiedenen Branchen. Es ist wichtig, mit den neuesten Designtools, Materialien und Herstellungsverfahren auf dem neuesten Stand zu bleiben, um das Potenzial von Starrflex-Leiterplatten voll auszuschöpfen und zur Innovation im elektronischen Design beizutragen. Durch die Umsetzung dieser Strategien schafft Capel innovative Leiterplattenlösungen, die den sich ständig ändernden Anforderungen der Elektronikindustrie gerecht werden.
Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. gründete 2009 seine eigene Fabrik für starre flexible Leiterplatten und ist ein professioneller Hersteller flexibler starrer Leiterplatten. Mit 15 Jahren umfassender Projekterfahrung, strengen Prozessabläufen, hervorragenden technischen Fähigkeiten, fortschrittlicher Automatisierungsausrüstung, umfassendem Qualitätskontrollsystem und einem professionellen Expertenteam verfügt Capel über ein hochpräzises, hochwertiges starres Flexboard, Hdi Rigid, für Kunden auf der ganzen Welt Flex-Leiterplatten, Herstellung von starren Flex-Leiterplatten, schnelle starre Flex-Leiterplatten, Quick-Turn-Leiterplatten-Prototypen. Unsere reaktionsschnellen technischen Vor- und Nachverkaufsdienste sowie die pünktliche Lieferung ermöglichen es unseren Kunden, Marktchancen für ihre Projekte schnell zu nutzen.