Warum verwendet nicht jede Anwendung die Starr-Flex-Technologie?

Warum verwendet nicht jede Anwendung die Starr-Flex-Technologie?

Gute Frage! Die Starr-Flex-Technologie ist eine Mischform aus starren Leiterplatten und flexiblen Schaltungsbereichen, welche die Vorteile beider Aspekte von beiden kombiniert. Der flexible Teil hilft bei der Lösung von Problemen mit Platz, Gewicht und Verpackung, da er sich entweder bei der Installation (Flex to Install) oder bei der Endnutzung (Dynamic Flex) biegen und falten lässt. Der starre Teil unterstützt dichte Komponentenbereiche, ermöglicht höhere Lagenzahlen, komplexes Routing, Oberflächenmontage auf beiden Seiten der Leiterplatte. Die Verwendung dieser Konstruktion für alle Anwendungen erscheint mir sinnvoll. 

In der Realität sind Kosten immer ein Faktor bei der Auswahl der Technologie, die für ein bestimmtes Design verwendet wird. Starr-Flex mit all seinen Vorteilen ist vielleicht nicht immer die beste Gesamtkostenlösung. In einem zukünftigen Blog werden wir diskutieren, wie wichtig es ist, die gesamten Designkosten zu vergleichen und nicht nur die Kosten eines starren oder flexiblen Schaltkreises mit denen eines Starr-Flex-Designs. Untersuchen wir zunächst einmal, warum die Herstellung von Flex und Starr-Flex teurer ist als die einer standardmäßigen starren Leiterplatte.

Erstens sind die Rohmaterialien teurer als die Standard-FR4-Laminate. Die PCB-Markt verbraucht weniger flexible Materialien als ihre starren Pendants, was zu einem ziemlich bedeutenden Delta bei den Rohstoffkosten führt.

Zweitens kann der Umgang mit flexiblen Materialien schwierig sein. Designer wählen flexibles Material, weil es dünn und leicht ist, sich biegen und falten lässt, aber dies erfordert bei der Herstellung besondere Aufmerksamkeit. Stellen Sie sich ein Stück Laminat in der Größe 18 x 24 Zoll oder sogar 12 x 18 Zoll vor, das nur 2 oder 3 mil dick ist. Dies ist, als ob Sie versuchen, ein Stück Papier zu halten. Jedes geringste Flattern kann potenziell eine Delle oder eine Falte im Kupfer erzeugen, das sich dann bei der Herstellung des Schaltung dreht. 

Hersteller von starren Materialien benötigen spezielle Verarbeitungsmethoden. Zum Beispiel können Sie das Material nur an gegenüberliegenden Ecken aufheben, um das Laminat flach zu halten. Der Transport des Materials durch die Einrichtung erfordert in der Regel spezielle Tabletts oder Regalwagen. Da die meisten Nassprozessanlagen für die Leiterplattenherstellung auf Rollen basieren, erfordern flexible Materialien während des gesamten Verfahrens oft mit Klebeband und ohne Klebeband versehene Leiterplatten, um sicherzustellen, dass sich die Platten nicht in den Rollen verfangen.

Ein Vergleich der Kosten und der Verarbeitungsanforderungen von starren und flexiblen Materialien für die Schaltungen zeigt, warum die Flexiblen teurer sind. Durch den Übergang zu einer komplexeren starren Konstruktion vergrößert sich der Unterschied aufgrund der speziellen Verarbeitung, die für die Laminierung und Herstellung unterschiedlicher Materialien erforderlich ist. Ich denke, dass es auch wichtig ist zu verstehen, wie sich verschiedene Starr-Flex-Konstruktionen auf die Kosten auswirken.

Die einfachste und kostengünstigste Option ist in der Regel die Starr-Flex-Option mit starren Außenlagen und flexiblen Verbindungslagen, wobei alle starren Lagen gleich dick sind. Dies ist die gebräuchlichste Starr-Flex-Konstruktion, aber sowohl Flex wie auch Starr-Flex ermöglichen eine Vielfalt an kreativen Designs, wie in früheren Blogs erwähnt wurde. Beispielsweise erfordern bestimmte Designlösungen durchkontaktierte Löcher in den Flex-Bereichen. Dies ist zwar durchaus möglich, verursacht jedoch Mehrkosten durch die zusätzliche Verarbeitung beim Hersteller. Vereinfacht ausgedrückt, benötigen die Flex-Lagen eine „Nassprozess“-Verarbeitung für die Erzeugung der Durchkontaktierungen, bevor sie in den restlichen Lagenaufbau integriert werden.

Eine andere kreative Methode, Platzprobleme zu lösen, besteht darin, bestimmte Flex-Lagen oder Teile in separate Abschnitte aufzuteilen. Zum Beispiel gehen Flex-Lagen 1 und 2 in eine Richtung, Flex-Lagen 3 und 4 in eine andere Richtung und Flex-Lagen 5 und 6 wiederum in eine andere Richtung. Dies ist eine ausgezeichnete Anwendung der Starr-Flex-Technologie.  Diese Konstruktion erfordert jedoch bei der Herstellung bedeutend mehr Bearbeitung als die zuvor beschriebene einfache Version. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, an dieses komplexe Design heranzugehen. Es wird dringend empfohlen, schon früh im Designprozess mit Ihrem Hersteller zusammenzuarbeiten, um sicherzustellen, dass Sie keine unnötigen Kosten verursachen.

Um die ursprüngliche Frage zu beantworten: Obwohl die Starr-Flex-Technologie Vorteile sowohl für starre als auch flexible Schaltungskonstruktionen bietet, können Sie diese vor allem aus Kostengründen nicht für alle Anwendungen einsetzen. Die Herstellung von Starr-Flex ist komplizierter als die Herstellung von starren PCBs oder flexiblen Schaltungen. Wenn die Starr-Flex-Technologie ein Platzproblem löst, dann sollten Sie die Gesamtkosten des Designs und nicht nur die Kosten der elektronischen Schaltung selbst berücksichtigen. Sie können oft Kosten sparen, da mit der Starr-Flex Technologie Drähte, Kabel und andere Stücklistenelemente wegfallen. Bleiben Sie dran, denn das wird in einem künftigen Blog behandelt.

Wollen Sie mehr darüber erfahren, wie Altium Ihnen bei Ihrem nächsten PCB-Design helfen kann? Dann sprechen Sie mit einem Experten von Altium