So bekämpfen Sie Starrheit

Wenn es nicht richtig gemanagt wird, kann es zu Konstruktionsfehlern, Neuausfällen und langfristigen Zuverlässigkeitsproblemen kommen. Im Folgenden finden Sie einige dieser Herausforderungen und wie Sie sie mit der Digital Industries Software Xpedition von Siemens bewältigen können

Starrflex-Designs umfassen mehrere Bereiche mit jeweils unterschiedlichem Schichtaufbau. Diese Stapel müssen während des Entwurfs definiert werden, damit alle nachgelagerten Vorgänge, einschließlich der Elektro-/Herstellbarkeitsanalyse und der Fertigungsausgabe, sie nutzen können. Mit Xpedition müssen Sie zum Erstellen eines Starr-Flex-Designs lediglich die Umrisse mehrerer Platinen zeichnen und jedem die Lagenstapelung zuweisen. Jeder Platinenumriss erhält einen Namen, damit er leicht identifiziert werden kann, wenn sich Umrisse teilweise oder vollständig überlappen.

Eine Deckschicht ist eine Art Schutzschicht auf der Metallfolie im Flex-Design. Im Vergleich zur Lötmaske bietet es einen besseren Schutz vor Abnutzung und Kratzern und trägt außerdem dazu bei, dass die Metallfolie am Grundmaterial haftet, was zu einer besseren Haftung führt. Sie können eine Deckschichtschicht verwenden, die das gesamte Design bedeckt und in die starren Aufbauten des Starr-Flex-Designs eingebettet wird. Dies wird als „eingebettete Deckschicht“ bezeichnet, da sie in die starren Abschnitte eingebettet ist. In Xpedition ist die Deckschicht Teil des Schichtenstapels, wodurch eine eingebettete Deckschicht entsteht.

Versteifungen sind Teile aus starrem Material, die mit flexiblen Bereichen verbunden sind, um einen Abschnitt eines flexiblen Designs zu „versteifen“, um die Montage von Komponenten im flexiblen Bereich zu ermöglichen oder um starre Befestigungslöcher bereitzustellen. Das Versteifungsmaterial kann leitend sein, beispielsweise Metall, oder nicht leitend, beispielsweise Kunststoff oder FR4. In Xpedition definieren Sie die Versteifung als Schicht im Schichtenstapel, zeichnen aber auch die eigentliche Versteifung als Versteifungsform auf dieser Schicht.

Sie müssen die Klebeschicht im Schichtaufbau definieren, aber wie bei Versteifungen können Sie eine oder mehrere „Klebeformen“ auf der Klebeschicht zeichnen.

Der Hauptgrund für die Herstellung eines Flex-Designs besteht darin, dass es gebogen oder gefaltet werden kann. Als Designer müssen Sie definieren, wo sich Ihr Design biegt, wie es sich biegt und welche „Macken“ des Designs Sie in der von der Biegung betroffenen Zone akzeptieren können. Xpedition enthält ein Zeichenobjekt, einen sogenannten „Biegebereich“, dessen Position definiert, wo die Biegung stattfindet. Die Eigenschaften des Biegebereichs legen fest, wie stark er gebogen wird: Winkel, Richtung (+ oder – Winkel) und wie stark er gebogen wird (der Biegeradius). Während die Mitte einer Biegung als Linie gezeichnet werden kann, ist der Bereich auf dem Flexboard, der von der Biegung betroffen ist, ein größerer Bereich. Wie erwartet ist die Biegezone breiter und weist große Biegewinkel und einen großen Biegeradius auf.

Wenn Sie ein gekrümmtes Flexkabel haben und so viele Signale haben, dass es eng zusammenpasst, benötigen Sie einen speziellen Routing-Algorithmus, der der Kontur des Platinenumrisses folgen und automatisch alle erforderlichen Signale einfügen kann.

Xpedition bietet mehrere Möglichkeiten, diese Herausforderung zu lösen. Es ist wichtig, dass alle gekrümmten Leiterbahnen mit echten Bögen verlegt werden und nicht mit angenäherten Segmentbögen, wie es in der Vergangenheit üblich war. Auch wenn Bögen in bis zu 64 Segmente unterteilt wurden, kann es dennoch zu Spannungsbrüchen kommen, da der Bogen nicht vollständig rund ist. In Xpedition verwenden alle gekrümmten Spuren echte Bogengrundelemente.

Es ist im Allgemeinen nicht akzeptabel, in einem flexiblen Design eine feste, ebene Füllung in den Biegebereichen zu haben. Stattdessen ist das typische Muster schraffiert. Für höchste Zuverlässigkeit und zur Vermeidung von Metallermüdung muss das Kreuzschraffurmuster jedoch um 45 Grad von der Biegelinie gedreht werden.

Beachten Sie, dass der gebogene Plattenstreifen einen beliebigen Winkel haben kann und die Biegelinie selbst abgewinkelt sein kann, sodass die 45 Grad von der Biegelinie tatsächlich jeder ungerade Winkelwert sein können. In Xpedition können Sie im Dialogfeld „Ebenenklassen und Parameter“ für jede Füllung, die dies erfordert, einen eindeutigen Schraffurwinkel festlegen.

Xpedition ist einzigartig in seiner Fähigkeit, diese dynamisch zu generieren und zu verwalten und über einen DRC zu verfügen, der meldet, wenn ein Tear Drop fehlschlägt.

Heutzutage erfordern die meisten Designs im Rahmen des Designprozesses ein gewisses Maß an Signalintegritätsanalyse. Dies ist bei Einzelstapelkonstruktionen und jetzt auch bei Starrflex-Konstruktionen so weit fortgeschritten, dass wir Platinen mit mehreren starren Stapeln, mehreren flexiblen Stapeln, teilweisem Klebstoff im Stapel und Versteifungen haben, die ordnungsgemäß modelliert werden müssen um korrekte Analyseergebnisse zu erhalten.

HyperLynx wurde zusammen mit Mit dieser Analyse können Sie ein funktionierendes Design mit komplexem Aufbau sicherstellen.

Flex-Schaltkreise sind schwieriger herzustellen als starre Leiterplatten, und der beste Weg, um sicherzustellen, dass Designs herstellbar sind, besteht darin, DFM-Prüfungen während des gesamten Layoutprozesses sowie DFM während des Herstellungsfreigabeprozesses durchzuführen. Die Durchführung von DFM-Prüfungen auf Leiterplatten mit Valor NPI kann die Respins im Durchschnitt um 57 % reduzieren. Bei Starr-/Flex-Produkten ist es noch wichtiger, die Herstellbarkeit sicherzustellen, bevor die Produktmodelldaten an den Hersteller gesendet werden. Die Anwendung von DFM auf PCB-Designs führt dazu, dass mehr Zeit für das Design aufgewendet wird und weniger Zeit für die Reparatur aufgewendet wird.

Bei einem komplexen Design, das aus einer Mischung aus starren und flexiblen Platinen besteht, von denen jede einen einzigartigen Schichtenaufbau aufweisen kann, ist es klar, dass die Platinenhersteller vor der Herausforderung stehen, herauszufinden, was der Designer bauen möchte. Selbst fundierte Vermutungen führen zwangsläufig zu Missverständnissen, die zu sehr kostspieligen Situationen führen können. Vermeiden Sie Rätselraten, indem Sie ODB++ und seine integrierten Konstrukte als Fertigungsdatenformat verwenden, um alle Flex-spezifischen Informationen sicher zu kommunizieren.

Alle Referenzen und weitere Informationen finden Sie bei Siemens Digital Industries Software