Doppelseitige flexible Leiterplatte

Doppelseitige flexible Leiterplatte

Doppelseitige flexible Leiterplatten, die für ihr geringes Gewicht, ihre Biegsamkeit und die Möglichkeit des doppellagigen Routings bekannt sind, haben sich zu einer wichtigen Komponente im modernen Elektronikdesign entwickelt. 

Description

Doppelseitige flexible Leiterplatten (Double-sided Flexible Printed Circuit Boards, kurz DS-FPC) sind Leiterplatten mit leitfähigen Grafiken, die auf beiden Seiten eines isolierenden Substrats angebracht sind. Diese Art von Leiterplatten verbindet die Grafiken auf beiden Seiten durch metallisierte Löcher, um einen leitenden Pfad zu bilden, und erfüllt so die Designanforderungen der Flexibilität.

Strukturelle Merkmale

Die wichtigsten Merkmale der doppelseitigen flexiblen Leiterplatten sind
Doppelseitiges Routing: Die leitfähigen Grafiken werden auf beiden Seiten des isolierenden Substrats geätzt, und die Grafiken werden durch metallisierte Löcher verbunden, um einen leitfähigen Pfad zu bilden. Verbinden Sie die beiden Seiten der Grafik, um einen leitenden Pfad zu bilden
Schutzfolie: zum Schutz von ein- und doppelseitigen Leitern und zur Kennzeichnung der Anordnung von Bauteilen

Parameter von doppelseitigen flexiblen Leiterplatten

Artikel Flexible Leiterplatte
Maximale Schicht 2L
Innere Schicht Min Trace/Space 3/3mil
Out Layer Min Trace/Space 3,5/4 Millionen
Innenschicht Max Kupfer 2oz
Außenschicht Max Kupfer 2oz
Min Mechanisches Bohren 0,1 mm
Min Laserbohren 0,1 mm
Streckungsverhältnis (mechanisches Bohren) 10:1
Streckungsverhältnis (Laserbohren) /
Presspassung Bohrungstoleranz ±0,05 mm
PTH-Toleranz ±0,075 mm
NPTH-Toleranz ±0,05 mm
Senkungstoleranz ±0,15mm
Dicke der Platte 0,1-0,5 mm
Toleranz bei der Plattendicke (<1,0mm) ±0,05 mm
Toleranz bei der Plattendicke (≥1,0mm) /
Impedanztoleranz Einseitig endend:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω)
Differenzial:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω)
Mindestgröße der Karte 5*10mm
Maximale Plattengröße 9*14Zoll
Kontur-Toleranz ±0,05 mm
Min BGA 7 Millionen
Min SMT 7*10mil
Oberflächenbehandlung ENIG, Gold Finger, Chemisch Silber, Chemisch Zinn, HASL(LF), OSP, ENEPIG, Flash Gold; Hartvergoldung
Lötmaske Grüne Lötstoppmaske/Schwarzer PI/Gelber PI
Min. Abstand der Lötmaske 3 Millionen
Min Lötmaske Damm 8 Millionen
Legende Weiß, Schwarz, Rot, Gelb
Min. Legende Breite/Höhe 4/23mil
Dehnung Filetbreite 1,5+0,5 Millionen
Schleife & Twist /

flexible-leiterplatte

Die wichtigsten Vorteile doppelseitiger flexibler Leiterplatten (Double-Sided FPCs)

Aufbauend auf einseitigen FPCs enthalten doppelseitige flexible Schaltungen eine zusätzliche leitende Schicht, die die Designflexibilität und die Funktionsintegration erheblich erweitert. Zu ihren wichtigsten Vorteilen gehören:

1. High-Density-Verbindungsdesign

  • Dual-Layer-Routing verdoppelt die Verdrahtungsdichte und unterstützt komplexere Schaltungstopologien

  • Microvia-Technologie ermöglicht präzise Verbindungen zwischen den Schichten (Mindestöffnung: 50μm)

  • Ideal für die Integration von ICs mit hoher Pin-Zahl und Bauteile mit feinem Raster (<0,3mm)

2.Maximierte Raumeffizienz

  • 3D gestapeltes Routing spart über 40% Platzbedarf im Vergleich zu einseitigen FPCs

  • Zusammenklappbare/rollbare Anlagen kompakte Layouts in dreidimensionalen Räumen ermöglichen (z. B. Geräte mit Scharnieren)

  • Ersetzt mehrere starre Leiterplatten und reduziert die Anzahl der Anschlüsse um 60%

3.Verbesserte elektrische Leistung

  • Beidseitig geschliffene Schichten Reduzierung des Übersprechens von Signalen und der EMI-Abstrahlung durch 30%

  • Unterstützt differentielle Paarführungzur Verbesserung der Integrität von Hochgeschwindigkeitssignalen (für 5G/Hochfrequenz-Anwendungen)

  • Optional Abschirmschichten (Kupferfolie/leitfähige Tinte) erfüllen die EMV-Anforderungen des Militärs

4.Verbesserte mechanische Verlässlichkeit

  • Symmetrischer Aufbau gleicht die Spannungsverteilung aus und erhöht die Biegezyklen um 50% vs. einseitige FPCs

  • Doppellagige Laminierung (PI/PET + Kupferfolie) erhöht die Reißfestigkeit

  • Pässe dynamische Biegeversuche (>500.000 Zyklen @ R=1mm)

5.Multifunktionales Integrationspotenzial

  • Doppelseitige SMT-Bestückung: Die Komponenten können auf beiden Seiten montiert werden modulare Integration

  • Hybride Starr-Flex-Konstruktion: Verstärkte Profile (FR4-Versteifungen) tragen schwere Bauteile

  • Eingebettete Komponenten: Zwischen den Schichten vergrabene Widerstände/Kondensatoren reduzieren die Dicke weiter

Wichtige Designüberlegungen für doppelseitige flexible Leiterplatten (FPCs)

1. Entwurf des Mindestbiegeradius

Der minimale Biegeradius (Rmin) ist ein kritischer Parameter beim Design doppelseitiger FPC.Er wird wie folgt berechnet:
Rmin = C × t
Wo:

  • C = Empirischer Koeffizient (abhängig von Material/Anwendung)

  • t = Gesamtdicke der FPC

Gestaltungsrichtlinien:

Art der Anwendung Empirischer Koeffizient (C) Praktischer Mindestradius
Statisches Biegen (Festinstallationen) 6-10 ≥2× Plattendicke
Dynamisches Biegen (wiederholtes Biegen) 20-40 ≥10× Plattendicke

Materielle Auswirkungen:

  • Galvanisch abgeschiedenes Kupfer (ED): Erfordert größere Radien (C≥10) aufgrund der geringeren Duktilität

  • Gewalztes, geglühtes Kupfer (RA): Ermöglicht engere Biegungen (C≥6) mit hervorragender Biegefestigkeit

2.Signalintegrität & EMI-Kontrolle

  • Optimierung der Streckenführung:

    • Minimierung der Signalpfadlänge

    • Vermeiden Sie scharfe 90°-Kurven (>45° bevorzugt)

    • Begrenzung der Anzahl der Durchgänge zur Verringerung von Reflexionen

  • Impedanz-Management:

    • Konsistente Breite/Abstände der Leiterbahnen beibehalten

    • Masseebenen für RF/Abschirmung verwenden

  • Stromverteilung:

    • Verbreiterung der Strom-/Masseleitungen zur Rauschunterdrückung

    • Sternförmige Erdung für empfindliche Schaltungen einführen

3.Mechanische Verstärkungsstrategien

  • Gestaltung der Biegezone:

    • Spuren der Route parallel zur Biegeachse

    • Beseitigung von Durchkontaktierungen in flexiblen Bereichen

    • Verwenden Sie radiale Übergänge (keine scharfen Ecken)

  • Funktionen zum Stressabbau:

    • Bewerbung PI-Versteifungen an den Schnittstellen der Steckverbinder

    • hinzufügen FR4-Verstärkungen in hochbelasteten Regionen

    • Umsetzung Schrägstrichbelag Kanten

4.Erweiterte Materialauswahl

Komponente Empfohlene Optionen Hauptvorteil
Dirigent Gewalztes, geglühtes Kupfer (RA) Hervorragende Biegeausdauer
Dielektrikum Polyimid (bis zu 200°C geeignet) Hohe Temperaturstabilität
Kleber Acryl- oder Epoxid-modifizierte Systeme Ausgewogene Flexibilität/Haftung

5.Überlegungen zum Mehrschichtdesign

  • Stapeln von Schichten:

    • Symmetrische Konstruktion zur Vermeidung von Verformungen

    • Abschirmung kritischer Signale durch angrenzende Erdungsschichten

  • Über das Management:

    • Verwenden Sie Laser-Mikrovias (50-100μm) für HDI-Designs

    • Via-Positionen über Ebenen hinweg staffeln

6.Thermomanagement-Lösungen

  • Anwendungen mit hoher Leistung:

    • einbetten thermische Durchkontaktierungen unter wärmeerzeugenden Komponenten

    • Integrieren Sie Aluminium-Wärmestreuer in starren Abschnitten

    • Verwenden Sie wärmeleitende Klebstoffe (≥3 W/mK)

Doppelseitige FPCs Herstellungsprozess

Das Herstellungsverfahren für doppelseitige flexible Leiterplatten besteht aus den folgenden Hauptschritten:
Vorbereitung des Substrats: Auswahl eines geeigneten isolierenden Trägermaterials, z. B. Polyimid (PI) oder Polyester (PET).
Verdrahtung Ätzen: Die Verdrahtung wird auf jeder der beiden Seiten des Substrats geätzt, um ein leitendes Muster zu bilden.
Produktion von metallisierten Löchern: Bilden Sie metallisierte Löcher auf dem Substrat durch Bohr- und Beschichtungsverfahren, um leitende Verbindungen zwischen verschiedenen Schichten herzustellen.
Abdeckfolie Abdeckfolie: Bedecken Sie die Verdrahtung und die metallisierten Löcher mit einer Schutzfolie, um die Stabilität und Haltbarkeit der Drähte und Verbindungspunkte zu gewährleisten, um die Stabilität und Haltbarkeit der Drähte und Verbindungspunkte zu gewährleisten

Anwendungsszenarien

Doppelseitige Flex-Leiterplatten werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, bei denen Flexibilität und Zuverlässigkeit erforderlich sind, wie z. B:
Unterhaltungselektronik: wie z. B. flexible Anschlüsse in Geräten wie Smartphones und Tablets.
Kfz-Elektronik: In verschiedenen Sensoren und Steuergeräten in Kraftfahrzeugen können doppelseitige flexible Leiterplatten eine bessere Biege- und Vibrationstoleranz bieten.
Industrielle Steuerungen: Bei Automatisierungsanlagen und Robotern können doppelseitige flexible Leiterplatten komplexe mechanische Bewegungen und Platzprobleme bewältigen.

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