Mehrschichtige flexible Leiterplatte
Eine mehrschichtige Flex-Leiterplatte ist eine Leiterplatte, die aus abwechselnd ein- oder doppelseitigen Schaltkreisen besteht. Sie kombiniert die Flexibilität einer Flex-Leiterplatte mit der hohen Schaltkreisdichte einer mehrschichtigen Leiterplatte. Die Schichten sind durch leitfähige Löcher verbunden (übliche leitfähige Löcher sind Durchgangslöcher, Sacklöcher und vergrabene Löcher).
Während des gesamten Produktionsprozesses können mehrere Schichten kontinuierlich oder diskontinuierlich zusammenlaminiert werden. Wie in unserem Bild gezeigt, gibt es auf einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte weiche und starre Teile, die alle durch Ihr Design bestimmt werden.
Stapelung
Mehrschichtige flexible Leiterplatten können aus mehreren einseitigen Flex-Leiterplatten , mehreren doppelseitigen Flex-Leiterplatten oder einer Mischung aus Einzel- und Doppelschichten bestehen. Die Anzahl der Schichten einer Leiterplatte bezieht sich auf die Anzahl der leitfähigen Schichten. Nachfolgend sehen Sie das Stapeldiagramm einer 4-lagigen Flex-Leiterplatte.
Aufbau einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte
Technische Daten der mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte
Bereich der Schichtanzahl:
Standard-Multilayer-Flex-Leiterplatte: 2–12 Lagen (anpassbar auf bis zu 16 Lagen für spezielle Anforderungen)
Hybridstrukturen ( Rigid-Flex-Leiterplatten ): Verbunddesign aus flexiblen Schichten + starren Schichten
Schaltungsparameter:
Minimale Linienbreite/-abstand: 0,05 mm/0,05 mm (mithilfe der Laser-Direktbildtechnologie)
Minimaler Lochdurchmesser (mechanisches Bohren) : 0,1 mm (blinde/vergrabene Vias erfordern Laserbohren mit einem minimalen Lochdurchmesser von 0,05 mm)
Material Specifications:
Substrat: Polyimidfolie (PI), Dicke von 12,5 μm bis 50 μm
Dicke der Kupferfolie: 1/3 oz (12 μm) bis 2 oz (70 μm)
Deckschicht: PI-basiertes Material, Dicke von 12,5 μm bis 25 μm
Electrical Performance:
Impedanzkontrolle: ±10 % Toleranz (±5 % für Hochfrequenzanwendungen)
Durchschlagsfestigkeit: 500 V ~ 3 kV (angepasst an die Dicke der Isolierschicht)
Designrichtlinien für mehrschichtige Flex-Leiterplatten
Optimierung des Biegedesigns:
Dynamisches Biegen: Biegeradius ≥ 10-fache Plattendicke (z. B. sollte der Biegeradius bei einer 0,2 mm dicken Platte ≥ 2 mm betragen)
Statische Biegung: Biegeradius ≥ 6-fache Plattendicke
Vermeiden Sie die Platzierung von Vias oder Pads im Biegebereich, um die Spannungskonzentration zu reduzieren
Symmetrie des Schichtaufbaus:
Mehrschichtige Leiterplatten sollten symmetrisch gestapelt sein
(z. B. eine 4-Schicht-Struktur: FCCL + Klebstoff + Kern + Klebstoff + FCCL), um das Verzugsrisiko zu minimieren.
Routing Considerations:
Benachbarte Schichten sollten orthogonale Leiterbahnen aufweisen (um Ãœbersprechen zu minimieren) und kritische Signalleiterbahnen sollten mit Masseschichten abgeschirmt werden.
Wärmemanagement:
​​​Verwenden Sie für Bereiche mit hoher Leistung lokal verdickte Kupferfolie (2 oz) oder fügen Sie wärmeleitenden Klebstoff hinzu.
Vorteile mehrschichtiger Flex-Leiterplatten
Hohe Schaltungsdichte: Geeignet für komplexe Systeme, die eine hohe Schaltungsintegration erfordern.
Stärkere elektrische Leistung: Die mehrschichtige Struktur einer flexiblen Schaltung kann elektromagnetische Störungen (EMI) und Übersprechen reduzieren und eine stabile Signalübertragung gewährleisten.
Kleinere Größe: Da Schaltkreise auf mehreren Schichten aufgebaut werden können, lässt sich die Produktgröße reduzieren, was für ein miniaturisiertes Design geeignet ist.
Hohe Zuverlässigkeit: Mehrschichtige Flexschaltungen eignen sich für raue Umgebungsbedingungen, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt und der Automobilelektronik.
Anwendungen flexibler Leiterplatten
Mehrschichtige flexible Leiterplatten sind eine effektive Lösung bei folgenden Designherausforderungen: unvermeidbare Überkreuzungen, spezifische Impedanzanforderungen, Beseitigung von Übersprechen, zusätzliche Abschirmung und hohe Komponentendichte.
Luft- und Raumfahrt: Aufgrund ihrer hervorragenden Leistung und Zuverlässigkeit eignen sich mehrschichtige flexible Leiterplatten für Geräte und Instrumente in der Luft- und Raumfahrt.
Hochfrequenzkommunikation: Beispielsweise in Hochfrequenzschaltungen wie 5G-Basisstationen und Radarsystemen.
Industrielle Steuerung: Funktioniert gut in Fabrikautomatisierung und Robotersteuerungssystemen usw.
Medizinische Geräte: Perfekt für moderne medizinische Geräte, die kompakte und zuverlässige Schaltkreise benötigen.
Erweiterte Funktionen
Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung: Mehrschichtige flexible Leiterplatten eignen sich für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanwendungen und reduzieren Verzögerungen und Signaldämpfung.
Hohe Temperaturbeständigkeit: Mehrschichtige Bauweise für flexibles Schaltungsdesign bietet bessere Wärmemanagementfunktionen und hält höheren Betriebstemperaturen stand.
Präzise Zwischenschichtverbindung: Verwenden Sie Microvia- oder Sacklochtechnologie, um eine effiziente Verbindung zwischen verschiedenen Schichten zu erreichen und die Gesamtleistung zu verbessern.
Herstellungsprozess
Materialvorbereitung: Laserschneiden des PI-Substrats, Reinigen der Kupferfolienoberfläche zum Entfernen von Oxiden.
Bildung des Musters der inneren Schicht: Trockenfilmlaminierung → Belichtung → Entwicklung → Ätzen → Abziehen (Toleranz der Spurbreite ±30 μm).
Laminierung: Heißpressverfahren (180–200 °C, Druck 15–30 kg/cm²) unter Verwendung von Acryl- oder Epoxidkleber zur Verbindung der Zwischenschichten.
Bohren und Lochmetallisierung: Mechanisches Bohren (Lochdurchmesser ≥ 0,1 mm) oder Laserbohren (Lochdurchmesser ≥ 0,05 mm) → Stromloses Verkupfern → Galvanische Vollplattierung (minimale Kupferlochdicke ≥ 6 μm).
Muster der äußeren Schicht und Oberflächenbehandlung: Sekundärätzen → Coverlay-Öffnung → ENIG/OSP/galvanisches Gold (je nach Lötanforderungen).
Endkontrolle und Prüfung: 100 % elektrischer Verbindungstest → Automatische optische Prüfung (AOI) (Fehlerrate < 0,1 %) → Impedanzprüfung (mit einem Netzwerkanalysator).
Quality Control Measures
Prozesskontrolle:
Jede Charge wird einer DSC (thermischen Analyse) und einer DMA (mechanischen Leistungsprüfung) unterzogen.
Röntgenprüfung der Schichtausrichtung nach der Laminierung (Toleranz <25 μm).
Zuverlässigkeitstests:
Biegelebensdauertest (100.000 dynamische Biegungen ohne Bruch, entspricht IPC-6013-Standards).
Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitstest (85 °C/85 % relative Luftfeuchtigkeit für 1000 Stunden) gewährleistet einen Isolationswiderstand von >1 GΩ.
Häufig gestellte Fragen
F1: Wie wählt man die Anzahl der Schichten und Materialien aus?
Die Komplexität des Signals bestimmt die Anzahl der Schichten (z. B. ist eine 4-Schicht-Platine für allgemeine Steuerschaltungen geeignet, während 8 Schichten oder mehr für Hochgeschwindigkeitssignale verwendet werden).
Wählen Sie für Hochfrequenzanwendungen PI-Substrate mit niedrigem Dk/Df (z. B. DuPont Pyralux AP).
F2: Wie kann verhindert werden, dass flexible Platten während der Installation brechen?
Verwenden Sie Versteifungen (FR4, PI, Aluminium usw.) in festen Bereichen und entwerfen Sie allmähliche Breitenübergänge in Übergangsbereichen, um rechtwinklige Spuren zu vermeiden.
F3: Welche Faktoren beeinflussen Vorlaufzeit und Kosten?
Lieferzeit: Standardmäßige 4-Schicht-Platinen benötigen 2–3 Wochen, während komplexe Starrflex-Platinen 4–6 Wochen benötigen.
Kostentreiber: Anzahl der lasergebohrten Löcher, spezielle Oberflächenbehandlungen (z. B. Immersionssilber), Anteil impedanzkontrollierter Schichten.
Einseitige flexible Leiterplatte
Mehrlagige flexible Leiterplatten
Entdecken Sie hochwertige Flex-Leiterplatten bei Flex Plus. Unsere fortschrittlichen flexiblen Leiterplatten sind auf Langlebigkeit und hohe Leistung ausgelegt.
Kontaktieren Sie uns noch heute für individuelle Flexschaltungslösungen, die genau Ihren Spezifikationen entsprechen.