Warum werden flexible Leiterplatten häufig verwendet?

Flexible PCBs spielen eine Schlüsselrolle in der modernen Elektronik und kommen in vielen verschiedenen Produkten vor. Anders als starre PlattenEine flexible Leiterplatte wird auf einer dünnen Kunststofffolie aufgebaut. Häufig wird Polyimid verwendet, weil es sich biegen lässt und auch bei Hitze gut hält. Dadurch lässt sich die Leiterplatte leicht verdrehen oder falten, ohne dass sie beschädigt wird. Die Technologie selbst gibt es schon seit Jahren, aber die Nachfrage ist schnell gestiegen, da die Geräte immer kleiner und leichter werden.

Warum flexible PCBs verwenden

Ein Grund, warum Unternehmen flexible Leiterplatten verwenden, ist der Platz. Eine Leiterplatte, die sich biegen lässt, kann in ein enges Gehäuse gleiten, sich um Kanten wickeln oder sich im Inneren eines Produkts falten. Smartphones profitieren davon, da eine dünne Platine dazu beiträgt, ein dünneres Gerät zu bauen. Geringes Gewicht ist ein weiterer Faktor. Produkte wie Wearables und Drohnen sind auf leichtere Platinen angewiesen, da sie weniger Batteriestrom benötigen.

Langlebigkeit ist ebenfalls ein starker Punkt. Eine flexible Leiterplatte kann viele Male gebogen werden, ohne zu brechen. Eine starre Leiterplatte würde an der gleichen Stelle brechen. Aus diesem Grund werden für bewegliche Teile wie Kameras oder vibrierende Teile in Autos flexible Schaltungen verwendet. Die Hitzebeständigkeit trägt zu ihrem Wert bei, da die Materialien hohe Temperaturen aushalten können, ohne ihre Funktion zu verlieren.

Wie flexible PCBs hergestellt werden

Der Prozess beginnt mit einem Entwurf, der zum Biegen geeignet ist. Die Spuren sind breit genug und in ausreichendem Abstand zueinander, damit sich keine Spannungen aufbauen können. Als Basis wird eine Platte aus flexiblem Material gewählt. Auf diese Basis wird dann Kupfer aufgetragen, um die leitende Schicht zu bilden.

Die Form der Schaltung wird durch einen Filmprozess erzeugt. Licht härtet Teile einer speziellen Beschichtung aus, und der Rest wird abgewaschen. Das zurückbleibende Kupfer bildet die Leiterbahnen. Überschüssiges Kupfer wird weggeätzt. Ein flexibles Coverlay wird darauf gelegt, um die Leitungen abzuschirmen. Durch Hitze und Druck wird sie mit der Platine verbunden.

Es werden Löcher für Komponenten gebohrt, und Montage folgt. Einige Platinen werden von Robotern gebaut, während andere von Hand gefertigt werden. Wenn alle Teile an ihrem Platz sind, werden Tests durchgeführt. Nur Bretter, die diese Tests bestehen, werden in den Endprodukten verwendet.

Wofür werden flexible PCBs verwendet?

Konsumgüter werden am meisten genutzt. Telefone verwenden sie für Bildschirme, Kameras und Batterien. Auch Laptops, Uhren und Fitness-Tracker verwenden flexible Leiterplatten, um Platz und Gewicht zu sparen.

In der Medizin sind kleine und zuverlässige Leiterplatten unerlässlich. Flexible Leiterplatten befinden sich in Herzmonitoren, Hörgeräten und chirurgischen Kameras. Ärzte vertrauen ihnen, weil die Leistung in jedem Fall konstant bleibt. Der Komfort für die Patienten ist ein weiterer Vorteil, da die Geräte weniger sperrig sind.

Auch Autos sind auf flexible Schaltungen angewiesen. Armaturenbretter, Lichter und Kontrollsysteme enthalten sie alle. Sie sind vibrationsbeständig und haben einen großen Wärmebereich, so dass sie sich gut eignen. Die Elektronik in einem Auto muss auch dann noch funktionieren, wenn es sehr kalt oder sehr heiß ist.

Die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet flexible Leiterplatten, um Gewicht und Platz zu sparen. Raketen, Satelliten und Flugzeuge brauchen alle leichtere Teile, und eine flexible Schaltung hilft, diesen Bedarf zu decken.

Wie man ein gutes PCB-Design erstellt

Gut Leiterplatten-Design beginnt mit einer sorgfältigen Planung. Die Wahl eines starken und flexiblen Materials ist der erste Schritt. Die Spuren dürfen nicht zu dünn sein oder zu dicht beieinander liegen, da sich an schwachen Stellen Spannungen aufbauen.

Als nächstes kommt die Anzahl der Lagen. Mehr Lagen machen die Platine dicker, verringern aber auch die Biegefähigkeit. Die Anzahl muss ein Gleichgewicht zwischen den Anforderungen der Schaltung und der Flexibilität herstellen. Die Komponenten sollten so platziert werden, dass sie sich nicht so leicht verbiegen. Stressabbauende Formen, wie z.B. Teardrops, helfen, die Kraft an den Verbindungen zu verteilen.

Designer müssen auch über Biegezyklen nachdenken. Ein Brett, das sich einmal biegt, kann anders geplant werden als eines, das sich tausende Male biegt. Jeder Anwendungsfall verändert die Layout-Entscheidungen.

Das Wachstum für flexible Leiterplatten wird sich fortsetzen, da die Produkte immer kleiner werden. Neue Displaytypen, intelligente Kleidung und Robotik sind allesamt Zukunftsmärkte. Die Forschung im Bereich der Materialien wird die Flexibilität und Festigkeit weiter steigern.

Auch die Methoden der Leiterplattenbestückung werden immer besser. Roboter können kleinere Teile mit größerer Genauigkeit auf dünneren Platinen platzieren. Dies erhöht die Produktzuverlässigkeit und beschleunigt die Produktion. Dank sinkender Kosten können mehr Unternehmen flexible Leiterplatten in ihre Designs einbauen.

Letztlich bieten flexible Leiterplatten Platzersparnis, Gewichtsreduzierung und eine lange Lebensdauer. Sie werden bereits in vielen Branchen eingesetzt und werden in den kommenden Jahren nur noch wichtiger werden.