Was ist der Unterschied zwischen Flex, Rigid und Rigid?

vonBOSS-Redaktion | Veröffentlicht: 23. Januar 2023 | Aktualisiert: 23. Januar 2023, 11:26 Uhr

Leiterplatten (PCBs) gibt es in unterschiedlichen Stilen und Verwendungszwecken, unabhängig davon, ob jemand ein Ingenieur im medizinischen Bereich oder ein angehender Thocky-Tastaturbauer ist. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil jeder Technologie und werden von vielen Menschen ständig und ohne Vorankündigung genutzt.

Flex-, Starr- und Starr-Flex-Leiterplatten sind nach ihren markantesten Unterschieden benannt, aber andere Eigenschaften machen jeden Typ für einzigartige Anwendungen überlegen. Wie funktionieren diese Arten von Leiterplatten in ihren optimalen Umgebungen?

Die meisten Arten von Leiterplatten haben ein ähnliches Fundament, etwa eine Schicht aus Kupferschaltkreisen. PCBs weisen wohl mehr Gemeinsamkeiten als Unterschiede auf. Hier sind ihre Qualitäten:

Leiterplattenhersteller verfügen über robuste Leiterplatten, egal wie flexibel sie sind – sie sind lediglich unter unterschiedlichen Umständen stark. Flex-Leiterplatten können Stößen und Bewegungen standhalten, während starre Leiterplatten schwerer und schwerer sind. Je mehr eine Leiterplatte ihre Form verändern kann, desto besser kann sie die Temperatur regulieren, obwohl sie durch übermäßige Verformung beschädigt werden könnte.

Für jede PCB-Variante müssen Standards befolgt werden, um unter diese Definitionen zu fallen. Jedes Design war für unterschiedliche Marktanforderungen gedacht, da nicht alle Elektronikgeräte die gleiche Leiterplattenklasse benötigen. Nicht alle Unternehmen haben die gleichen internen Standards für die Leiterplattenherstellung. Diese Standards sind für PCB-Designer von entscheidender Bedeutung, da durch die Einhaltung der Richtlinien sichergestellt wird, dass die Leiterplatte elektrische und thermische Ströme verarbeiten und verteilen kann und über eine ausreichende Leitfähigkeit verfügt. Dieser Standard ist als IPC-2221 bekannt.

Andere Standards wie IPC-2223 und IPC-2222 analysieren, wie stark sich die Platinen biegen lassen oder ob die Lochgrößen den Vorschriften entsprechen.

Für noch speziellere Projekte gibt es andere Leiterplattentypen, wie z. B. ein- und doppelseitige, mehrschichtige und hochdichte Verbindungsleiterplatten. Sie können in konzentrierten Bereichen mehr Verkabelung umfassen oder höheren Frequenzen standhalten, ohne zu überhitzen.

Je nachdem, ob die Elektronik eine Leiterplatte tragen kann, werden Fertigungsentscheidungen getroffen, da einige Leiterplatten einfacher herzustellen und andere kosteneffizienter sind. Weniger Kupferschichten bedeuten beispielsweise weniger Substratschichten, was die Kosten minimiert – aber die Hersteller wissen, über welche PCB-Infrastruktur ihre Technologie verfügen sollte.

Alle Arten von Leiterplatten sind geschichtet und wechseln zwischen Kupfer, Substraten und anderen Materialien. Kupfer ist in der Regel von nichtleitenden Substraten umgeben, je nachdem, wie viel Strom es speichern kann und welche Wärmeleitfähigkeit es besitzt. Der Aufbau ist bei allen Typen gleich, auch zwischen starr und flexibel. Der Kupfertyp hängt jedoch davon ab, wie stark die Leiterplatte gebogen werden muss. Teilweise können Leiterplatten sogar mit 3D-Technologie gedruckt werden.

Die erkennbaren grünen Lötmasken schützen im Allgemeinen die Kupferverdrahtung und das Substrat für starre Leiterplatten. Es gibt sie in verschiedenen Formen und Materialzusammensetzungen, einschließlich Epoxidharz und Tinte. Der Zweck der Abdeckung der freiliegenden Verkabelung ist jedoch derselbe. Sie könnten auch Coverlays haben, eine dünne Schicht zusätzlichen Schutzes, aber sie erhöhen die Flexibilität von Starr-Flex- und Flex-Boards. Das zusätzliche Material erhöht tendenziell die Kosten flexiblerer Leiterplatten, obwohl diese trotz der zusätzlichen Dicke der anderen Schichten leichter sind.

Starrflex-Platten enthalten flexible und starre Fertigungselemente, wie flexible Substrate und Schichten aus starren Platten. Die Entwicklung eines Mittelwegs macht sie ideal für ungewöhnliche Positionen, wobei einige Teile statisch bleiben, während andere sich drehen können. Leiterplatten sind sehr anfällig für häufige Vibrationen, weshalb die Hersteller sie einem Hochfrequenz-DoF-Testsystem unterziehen, um die Qualität sicherzustellen.

Leiterplattenmonteure müssen auch andere Leistungs- und Montagekomponenten wie Lochgrößen oder die Genauigkeit der Positionierung der Verkabelung überprüfen. Um zu verstehen, wie nachlässig die Macher sein können, ist es wichtig, den Bestimmungsort des Boards zu kennen.

Allerdings können sich flexiblere Konstruktionen möglicherweise nicht so stark auf diese Elemente verlassen, da sie sich mit der Verformung und Positionierung der Platine ändern können. Wenn sich Teile der Platine verdrehen, kann sich die Zugänglichkeit der Löcher oder der Abstand anderer Elemente zueinander ändern.

Hersteller ordnen Leiterplatten anhand ihrer Anwendung eine Klassifizierung zu. Die Klasse bestimmt keinen anderen Aspekt der Leiterplatte als den beabsichtigten Zweck. Es gibt drei Klassen:

Bestimmte Sektoren, die Leiterplatten mit Klassifizierungen beziehen, beeinflussen die Entscheidungsfindung bei der Verknüpfung mit der Technologie. Es hilft Herstellern auch dabei, sie in Produkte zu integrieren, je nachdem, wie streng die Inspektionsstandards angesichts der Intensität ihrer Anwendung sein werden. Dies sind Beispiele für die breite Palette PCB-haltiger Technologien:

Flexible PCB-Typen sind in der Regel kleiner, sodass sie in mehr Nischentechnologien wie tragbare medizinische Geräte passen. Sie haben Premiumpreise, weil sie komplexer in der Herstellung sind und den Zielmärkten gerecht werden.

Online-Communities zum Selbermachen von Tastaturen haben jedoch das Bewusstsein für PCB-Typen geschärft, da Gamer möchten, dass ihre Tastatur beim präzisen Spielen eine bestimmte Reaktivität und Auftrieb aufweist.

Die kleinere Leiterplattengröße trägt auch zu wirkungsvolleren Nachhaltigkeitsinitiativen bei, da flexible Leiterplatten den CO2-Fußabdruck des Marktes verändern könnten. Flexible Leiterplattentypen könnten bis zu 95 % weniger Wasser und deutlich weniger Wärme verbrauchen, insbesondere da sie nicht auf Glas angewiesen sind. Diese Überlegungen veranlassen umweltbewusste Technologieunternehmen dazu, die Implementierung flexibler Leiterplatten in ihrer möglicherweise veralteten Technologie zu überdenken.

Die meisten elektronischen Geräte erfordern den richtigen PCB-Stil, um mit maximaler Effizienz zu funktionieren. Einige Werkzeuge benötigen mehr Struktur, während andere eine bessere Wärmeverteilung benötigen. Trotz einiger Fertigungs- und Konstruktionsunterschiede gibt es für alle Anwendungen eine Leiterplatte. Durch die Kenntnis der Unterschiede zwischen diesen Leiterplatten können Elektronikentwickler besser darüber informiert werden, wie ihre Produkte basierend auf der Leiterplattenimplementierung am besten funktionieren.

Emily Newton ist Chefredakteurin von Revolutionized, einem Online-Magazin, das die neuesten Innovationen und Trends der Branche diskutiert.

Kategorie: Fertigung