Starrflex Leiterplatten
Es wird immer schwieriger, alles in die Schachtel zu bekommen, und es wird auch immer teurer. Eine Lösung, die den Designern helfen soll, die Größenbeschränkungen zu überwinden, ist die starr-flexible Leiterplattentechnologie, aber die meisten Designteams versuchen, starr-flexible Leiterplatten zu vermeiden, wenn die Produktkosten eine Rolle spielen. Aber ist sie wirklich so teuer, wie wir denken?
Betrachten Sie zunächst die Kosten der traditionellen Leiterplatten Bestückung mit starren Kabeln im Vergleich zu einer auf der Starr-Flex-Technologie basierenden. Die erstgenannte Konstruktion eignet sich gut für Kleinserien, erfordert jedoch Steckverbinder auf jeder Leiterplatte und für die Verbindungen, was die BoM-Kosten in die Höhe treibt. Außerdem neigt das starre Kabel-Starr-Design zu "kalten Verbindungen" und einer geringeren Lebensdauer. Bei starr-flexiblen Schaltungen hingegen entfallen diese Verbindungen, wodurch sie viel zuverlässiger sind und insgesamt eine höhere Produktqualität und Langlebigkeit bieten. Die Technologie der starr-flexiblen Schaltungen ist zwar nicht neu, aber sie ist aus verschiedenen Gründen jetzt viel praktikabler - nicht zuletzt aus Kostengründen.
Simulieren Sie die Kosten für die starre flexible Leiterplatte
Starrflexible Leiterplatten sind eine Kombination aus flexiblen und starren Substraten, die in ein einziges Gehäuse laminiert sind. Starrflexible Leiterplatten werden seit mehr als 20 Jahren in der Militär- und Luftfahrtindustrie eingesetzt. Dank starrflexibler Leiterplatten können Entwickler mehrere mit Steckern, Drähten und Flachbandkabeln verbundene Leiterplatten durch ein einziges Gehäuse ersetzen, das eine bessere Leistung und Zuverlässigkeit bietet. Rigid-Flex-Schaltungen wurden in den letzten Jahren erfolgreich für Anwendungen in Mobiltelefonen und Verbraucherprodukten eingesetzt.
Diese Kostenaufstellung vergleicht eine Starr-Flex-Konstruktion mit einer Starr-Kabel-Starr-Konstruktion.
Bei einigen Entwürfen sind starr-flexible Leiterplatten keine brauchbare Alternative, und Sie müssen den Break-even-Punkt, an dem die Kosten in etwa gleich hoch sind, mit der nötigen Sorgfalt ermitteln.
Diese Art der Preissimulation kann unter Berücksichtigung der angebotenen Gesamtkosten für Fertigung und Montage durchgeführt werden. Die Leiterplatten können bereits vor der Entwurfsphase angeboten werden, sofern die Entwurfsparameter gut bekannt sind (z. B. Lagenstapel, geschätzte Anzahl der Durchkontaktierungen, Leiterbahn- und Platzverhältnisse usw.).
Hohe Lagenzahlen sind zwar komplexer, führen aber zu leistungsstarken und äußerst zuverlässigen Leiterplatten. Sie haben den Vorteil, dass sie Emissionen reduzieren, die Störfestigkeit erhöhen und die Signalqualität für Hochgeschwindigkeitsserver, Netzwerksysteme und Telekommunikationsbasisstationen verbessern, um eine langfristig zuverlässige Infrastruktur zu gewährleisten.
Starrflexible Leiterplatten Hersteller
Wir haben eine Fertigungskostensimulation mit einem realen starr-flexiblen Schaltungsdesign und einem vergleichbaren starr-kabel-starren Äquivalent durchgeführt. Die zu vergleichenden Komponenten-BoMs unterschieden sich nur in den für die nichtflexible Version erforderlichen Kabeln und Steckern. Für unsere Simulation besteht das traditionelle Design aus vierlagigen Platinen, zwischen denen flexible Kabel und Steckverbinder verwendet werden, während das starr-flexible Schaltungsdesign eine vierlagige Leiterplatte mit zwei inneren flexiblen Lagen ist. Die Herstellungskosten für beide Designs basieren auf realen Angeboten von Leiterplattenherstellern und beinhalten die Kosten für die Montage.
Finden Sie Ihren Break-Even-Punkt
Wenn das in der obigen Abbildung dargestellte Projektvolumen 100 Einheiten erreicht, wird die starrflexible Schaltung zu einer kostengünstigeren Option im Vergleich zum traditionellen Designansatz. Ein Hauptgrund für diese Kosteneinsparungen ist, dass starr-flexible Schaltungen keine Steckverbinder/Kabel verwenden oder eine Steckermontage erfordern. Außerdem weisen sie eine höhere Zuverlässigkeit und Prozessausbeute auf. Aber das ist nur die Spitze des Eisbergs.
Es gibt viele gute Gründe, starr-flexible Schaltungen zu verwenden. Sie sind leicht, kompakt, robust und widerstandsfähig und ideal für die kleinere und tragbare Elektronik von heute. Sie sind ideal für neue Produktdesigns, können aber auch als Ersatz für herkömmliche Kabelbäume und Leiterplatten verwendet werden. Um ihr volles Potenzial auszuschöpfen, müssen Designer jedoch die besonderen Anforderungen dieser Schaltungen und der Materialien, aus denen sie bestehen, berücksichtigen. Es ist wichtig zu wissen, dass die Materialien, aus denen eine starr-flexible Schaltung besteht, zwar einzeln flexibel sein können, ihre Leistung in einer fertigen Schaltung jedoch stark von der Konstruktion der Schaltung abhängt.
Da bei starr-flexiblen Schaltungen keine Kabelkonfektionierung erforderlich ist, verringert sich der Gesamtmontageaufwand ebenso wie die Testkomplexität - beides wirkt sich kostensenkend aus.
Außerdem müssen weniger Bauteile gekauft werden, was das Risiko in der Lieferkette verringert. Starrflexible Leiterplatten können so gestaltet werden, dass die Produktwartung bequemer und damit im Laufe des Produktlebenszyklus kostengünstiger wird.
Jede starrflexible Schaltung hat eine neutrale Biegeachse. Diese Ebene, die idealerweise in der Mittelebene des Materialstapels liegt, erfährt, zumindest theoretisch, keine Druck- oder Zugkräfte, wenn die Schaltung gebogen wird. Zur Außenseite der Biegung hin erfahren die äußeren Schichten jedoch zunehmende Spannungen, die zu Rissen in den Materialien führen können. Dies kann zum sofortigen Versagen der Schaltung führen oder, was noch schlimmer sein kann, zu Haarrissen, die erst nach der Inbetriebnahme der Schaltung auftreten. Zur Innenseite der Biegung hin sind die Schichten einer zunehmenden Kompression ausgesetzt. Dies kann dazu führen, dass sich Lagen falten oder delaminieren, was wiederum eine mögliche Ursache für sofortiges oder späteres Versagen ist. Eine sorgfältige Konstruktion kann helfen, diese Probleme zu vermeiden.
