Flex-Leiterplatten-Termination

Ich denke, dass es wichtig ist, darüber Bescheid zu wissen, dass im Grunde jeder Stecker, den man für eine feste Leiterplatte auswählt, auch für einen flexiblen Schaltkreis geeignet ist. Herkömmliche Steck- und SMT-Verbindungen, Rundstecker mit hoher Dichte, Trapezsteckverbinder, Kontakt- und Anschlussstecker, bleihaltig oder nicht, sind allesamt Optionen, die man für flexible Materialien in Betracht ziehen sollte. Allerdings werde ich mich ein wenig vom eigentlichen Thema weg bewegen und NICHT vergessen, die empfohlenen Designregeln zu behandeln und umzusetzen, wenn Versteifungen benötigt werden, um den Steckerbereich zu unterstützen. In vielen Fällen sind die Stecker selbst schwerer als das flexible Material, was zu Überlastungen und Leiterrissen führen kann, wenn man keine Versteifung zur Unterstützung angebracht hat. Aber zurück zum eigentlichen Thema. Im heutigen Blogbeitrag beschäftigen wir uns mit ein paar Abschlussmethoden, die flexible Schaltkreise, ZIF-Stecker, trägerlose flexible Endteile und Crimpkontakte betreffen.

ZIF (Null-Steckkraft) Stecker:

ZIF-Stecker gehören zu den immer beliebteren Verbindungsmethoden und haben zahlreiche Vorteile. Der flexible Schaltkreis kann mehrmals mit geringer mechanischer Abnutzung auf den Kupferleiterbahnen angeschlossen und getrennt werden. ZIF-Stecker enthalten oftmals einen mechanischen Einrastmechanismus, der an freiliegenden Leiterbahnen festgeklemmt wird und eine langfristige und stabile Verbindung sichert. Wenn die Anschlussleitung direkt mit dem ZIF-„Gegensteckverbinder“ auf einer festen Platine verbunden wird, benötigt man keinen Gegensteckverbinder, was zu einer Verringerung des Verbindungsprofils führen kann und Kosten sowie Gewicht auf ein Minimum reduziert.

Es gibt ein paar Dinge, über die man Bescheid wissen sollte, wenn man eine Anschlussleitung designt, die direkt mit einem ZIF-Stecker verbunden werden soll. Zunächst ist die allgemeine Dicke des Steckbereichs wichtig. Normalerweise betragen die herkömmlichen Vorgaben für die Dicke bei Einführung in den Stecker vom Ende des Schaltkreises 0,012” +/- 0,002“.  Oftmals ist die allgemeine Dicke des flexiblen Schaltkreises dünner und deshalb benötigt man eine zusätzliche Polyimid-Versteifung im Kontaktbereich, um diese Dicke zu ersetzen. Um noch einmal vom Thema abzuschweifen: Vergessen Sie nicht, dass die Endpunkte der Deckfolie und Versteifung um mindestens, 0,030“ übereinanderliegen sollten, damit dem Schaltkreis kein Spannungspunkt hinzugefügt wird.

 Außerdem sollte man beim Design darauf achten, dass die Umrisstoleranz für ZIF-Abschlüsse oftmals +/- 0,0002“ beträgt. Diese ist leichter als die Standardumrisse und es kann sein, dass spezialisierte Werkzeuge nötig sind, um diese Spezifizierung zu erreichen. Schneidet man den Umriss mit einem Laser oder A-Klasse Werkzeugen, kann man diese strengen Vorgaben oftmals gut erfüllen.

 Letztendlich ist es wichtig, darüber nachzudenken, welche Auswirkungen die Auswahl Ihrer Oberflächenbeschaffenheit haben kann, wenn mehrere Einführungen nötig sind. Wenn Sie eine dünne Plattierung festlegen, können wiederholte Einführungen und Entfernungen das dünne Metall wegkratzen und das darunter liegende Metall freilegen.

Nicht verstärkte flexible Endteile

Diese Abschlussoption ist individuell anpassbar und es handelt sich dabei hauptsächlich um Verlängerungen der Leiter, die nicht durch die Deckfolie oder Basismaterial auf drei Seiten ummantelt sind. Dadurch entsteht ein „frei beweglicher“ Leiter, der von allen Seiten der Anschlussleitung zugänglich ist. Diese flexiblen Endteile können individuell angepasst werden, um bestimmte Vorgaben für Neigung, Länge und Position zu erfüllen und einen robusten Abschluss zu ermöglichen, während sie gleichzeitig für Flexibilität bei der Installation und Verwendung sorgen. Durch diese Methode entsteht eine einfachere Verbindung an PCB oder andere Komponenten. Diese nicht verstärkten flexiblen Endteile können für die SMT-Zusammensetzung gerade oder gebogen sein.

 Bei dieser Abschlussmethode ist es zwar möglicherweise nur nötig, dass es sich bei der Dicke der Endteile um eine Verlängerung des Kupferleiters handelt, der Bereich der Endteile wird aber oft so designt, dass die Endteile dicker und robuster sind, um enger zu einer dünneren Kupferdicke im beugenden Bereich zuzulaufen. Normalerweise beträgt die Dicke des Leiters im Bereich der Endteile 0,010“, wobei die Bereiche ohne Endteile auf ein dünneres Kupfergewicht geätzt sind. Diese Endteile werden dann geformt, wobei normalerweise durch Abtragung per Laser Material auf 3 Seiten des Bereichs der Endteile entfernt wird. Diese Option hat den Vorteil, dass sie individuell anpassbar ist, um exakten Anwendungsvorgaben zu entsprechen, allerdings sollte auch bedacht werden, dass die zusätzlichen Schritte für diese Option die Kosten steigern. Zuletzt sollte nicht verschwiegen werden, dass bei dieser Lösung der Bereich der Endteile vor der Zusammensetzung beschädigt werden kann. Um dieses Risiko einzudämmen, ist es üblich, die Schäden der nicht verstärkten Endteile zu minimieren, indem man alle Endteile mit einer Sammelschiene verbindet, damit die Endteile in einer Linie gehalten werden. 

Crimpkontakte und Verlagerungsstecker

Eine dritte Option wäre, Kontakte mechanisch an jeden Leiter anzuschließen. Diese Methode ermöglicht eine robuste mechanische und elektrische Verbindung, indem man den Schaltkreis durchbohrt und den Kontakt um jeden Leiter wickelt. Diese Methode ist sowohl in männlicher als auch weiblicher Steckoption erhältlich und besteht normalerweise aus zwei Standardmaßstäben, die den meisten Marktanforderungen entsprechen. Gehäuse für die Zentrallinie sind ebenfalls verfügbar, um den Kontakt zu ummanteln. Diese Option ist nicht so individuell anpassbar wie die Abschlussmethode mit den nicht verstärkten Endteilen, sie ist aber auch kostengünstiger und bietet eine robuste Verbindungsalternative. 

Um die ursprüngliche Frage zu beantworten: Beinahe alle Verbindungsoptionen können für flexible Schaltkreisdesigns verwendet werden. Aber es gibt drei typische Abschlussmethoden, die Anschlussleitungen, ZIF-Stecker, nicht verstärkte flexible Endteile und Crimpkontakte sowie Verlagerungsstecker betreffen. Jede dieser Optionen hat ihre Vorteile, Nachteile und spezifische Designkriterien, über die man Bescheid wissen sollte.   

Haben Sie noch Fragen? Wenden Sie sich an einen Experten von Altium oder bilden Sie sich jetzt mit dem Altium Designer^® zum Thema Modellieren und Platzieren von Steckern weiter.