Wann man eine starre-flexible Leiterplatte im Vergleich zu mehrteiligen Leiterplatten verwenden sollte

Es gibt zwei beliebte Methoden, um mehrere starre Platinen zu einem kompletten System zu integrieren. Die eine besteht darin, mehrere Platinen mit Drähten und Kabeln zu verbinden, und die andere darin, starre-flexible Baugruppen zu verwenden, bei denen die flexiblen Abschnitte wie eingebaute Kabel zwischen den starren Platinen fungieren.

Da starre PCBs der am häufigsten vorkommende Typ von PCB sind und die Fertigungskapazitäten sowie Materialien leicht zugänglich sind, können einfache starre Platinen sehr günstig sein, besonders wenn sie in großen Mengen produziert werden. Bei einigen Produkten beginnen die mechanischen Einschränkungen mehrere Platinen zu erfordern, die dann mit Steckverbindern und Kabeln verbunden werden müssen, aber in ungewöhnlichen Winkeln, die mit Platinen-zu-Platinen-Verbindern nicht erreicht werden können. Sie können auch einen speziellen Kabelbaum benötigen, um elektrische Verbindungen herzustellen.

Starre-flexible Platinen sind sehr praktisch, da sie all diese verschiedenen Teile in einer einzigen Baugruppe zusammenfassen. Man könnte sich vorstellen, ein Produkt mit einem Dutzend oder mehr Teilenummern in eine einzige Teilenummer für Ihre PCB-Montage zu konsolidieren. Aus dieser Perspektive scheint starre-flexible die beste Option zu sein, aber was ist mit den Kosten, die mit der Produktion dieser Baugruppen in großem Maßstab verbunden sind?

Wenn Sie sich noch nie mit den Herstellungskosten für diese Arten von Systemen beschäftigt haben, werden wir versuchen, einige Zahlen zu diesen Punkten anzugeben, damit Sie die beste Entscheidung für Ihr Produkt treffen können.

Vergleich der Kostentreiber bei einfachen PCBs

Die Beantwortung der obigen Frage kann ziemlich schwierig sein, da ein genauer Kostenvergleich von vielen Faktoren abhängt. Dinge wie Platinenmaterialien, Schichtanzahlen, Feature-Größen, Komponentenzahlen und Anzahl der Platinen spielen alle eine Rolle bei der Bestimmung der Gesamtkosten für ein Mehrplatinensystem. Zusätzlich sind nicht alle starren Platinen gleich; verschiedene Platinen in unterschiedlichen Fertigungsregimen werden leicht unterschiedliche Kostentreiber haben. Diese Faktoren machen es ziemlich schwierig, einen Kostenvergleich zu verallgemeinern.

Trotzdem können wir immer noch die wichtigsten Kostentreiber für eine starre-flexible Baugruppe im Vergleich zu mehreren starren Platinen skizzieren. Ich habe einige der größten Kostentreiber in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Die obige Liste enthält nur einige der Hauptfaktoren, die die Gesamtkosten der von Ihnen zu bauenden Montage beeinflussen. Viele der Kostentreiber bei diesen Platinen resultieren aus der Komplexität des Lagenstapelaufbaus, insbesondere wenn man sich HDI bei starren oder Starr-Flex-PCB-Montagen ansieht.

Von hier aus können wir ein wenig verallgemeinern bezüglich einiger dieser Kostentreiber in Multi-Board-Systemen im Vergleich zu Starr-Flex-Montagen:

• Regal-Kabel für Multi-Board-Systeme kosten weniger als ein Kabelbaum
• Ein individueller Kabelbaum kostet weniger als Flexbandkabel
• Ein Flexbandkabel kostet weniger als integrierte Flex-Lagen in einem Starr-Flex-PCB-Stapel
• Ein komplexer Multi-Layer-Flex-PCB-Stapel treibt die Kosten aller starren Abschnitte in einer Starr-Flex-Montage in die Höhe
• Starre Multi-Board-Montagen bieten mehr Möglichkeiten zur Kostensenkung als Flex-Montagen
• HDI auf Starr-Flex mit einem Polyamidkern wird immer mehr kosten als HDI auf einem starren Kern

Beispiel für Kostenvergleich

Angenommen, wir haben ein System, das aus vier PCBs besteht, die alle mit Drähten und Kabeln verbunden werden müssen. Nehmen wir an, eine der Platinen ist eine Platine mit höherer Lagenanzahl, während die anderen einfachere Schnittstellenplatinen sind. Für den individuellen Aufbau jeder PCB können wir die NRE- und Werkzeugkosten wie folgt aufschreiben.

• Herstellung und Montagekosten für starre PCBs
  • Platine 1: 1800
  • Platine 2: 970
  • Platine 3: 710
  • Platine für 465
  • Steckverbinder und Kabel 33
• Herstellung und Montagekosten für starr-flexible PCBs
  • Herstellung der Flex-Layer: 1690
  • Reduzieren Sie alle Platinenkosten um 5 bis 25%

Es gibt einen leichten Unterschied in den Kosten für die starre Sektion aufgrund der Reduzierung von Prozessschritten, aber dies wird in die Kosten für die Flex-Sektion eingerechnet. Auf Netto-Basis erhöht dies dann die Gesamtkosten für das System. Wir haben auch wichtige Punkte wie elektrische Tests, Inspektion nach einem IPC-Produktklassenstandard oder andere NRE-Gebühren nicht einbezogen. Da das Flex nur eine weitere kundenspezifische Komponente in der gesamten Montage ist, würde es diese Kosten ebenfalls erhöhen. Darüber hinaus kann die Montage direkt im Flex-Bereich im Vergleich zur Beibehaltung alles im starren Bereich eine weitere Kostensteigerung mit sich bringen.

Sie können auch kundenspezifische Kabel verwenden

Ein weiterer Unsicherheitsfaktor hier ist die Auswahl der Kabel und Steckverbinder. Manchmal macht es mehr Sinn, einen kundenspezifischen Kabelbaum zu haben, anstatt Steckverbinder und Kabel von der Stange. Sie können auch einen kundenspezifischen Kabelbaum entwerfen, der mit den Steckdosen für Steckverbinder von der Stange an jedem Platinenabschnitt interagiert. Wenn Sie diesen Weg gehen, müssen Sie dann die Montage des Kabelbaums für Ihr starres Mehrplatinensystem kalkulieren.

Bei der Produktion in großen Mengen wird die Montage eines kundenspezifischen Kabelbaums nicht viel höher sein als die Kosten für Kabel von der Stange, da die Designkosten über das Produktionsvolumen amortisiert werden. Kabel von der Stange oder kundenspezifische Kabelung werden auch weniger kosten als eine Flex-Schicht, die Ihre Platinenabschnitte verbindet. Wenn die zusätzliche Zuverlässigkeit eines Flex-Bereichs die zusätzlichen Kosten wert ist, dann ist das der Ansatz, der für das Design gewählt werden sollte. Werkzeuge für Kabelbäume in Ihrer ECAD-Software bieten Ihnen eine schnelle Möglichkeit, diese kundenspezifischen Draht- und Kabeldesigns für die Verwendung in Ihrem Mehrplatinensystem zu erstellen.

Anstatt ein externes CAD-Tool zur Gestaltung von Kabelbäumen zu verwenden, nutzen Sie den kompletten Satz an Funktionen für Kabelbaum- und Mehrplatinen-PCB-Design in Altium Designer®. Wenn Sie sich entscheiden, dass starr-flexibel der beste Weg nach vorne ist, haben die starr-flexiblen Designfunktionen von Altium Designer den Standard für Benutzerfreundlichkeit und Exzellenz gesetzt. Wenn Sie Ihr Design abgeschlossen haben und Dateien an Ihren Hersteller freigeben möchten, macht die Altium 365™ Plattform die Zusammenarbeit und das Teilen Ihrer Projekte einfach.

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