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flex pcb manufacturing

Leitfaden zur Fertigung und zum Design von Flex-PCBs

Eine flexible Leiterplatte (Flex-PCB) ist eine leichte und biegsame Leiterplatte, die dafür entwickelt wurde, elektronische Komponenten in begrenzten oder dynamischen Einbauräumen zu verbinden. Im Gegensatz zu starren PCBs können flexible Schaltungen gefaltet, verdreht und an kompakte elektronische Designs angepasst werden. Dadurch sind sie aus modernen elektronischen Produkten nicht mehr wegzudenken. Bei Flex Plus bieten wir umfassende Lösungen für die Fertigung, das Design und die Bestückung von Flex-PCBs. Diese Seite bietet Ihnen einen umfassenden Überblick über den Aufbau, die Materialien, den Herstellungsprozess und die wichtigsten Anwendungen von Flex-PCBs.

Eine Flex-PCB wird hergestellt, indem eine Kupferfolienschicht (üblicherweise 17 μm, 35 μm, 70 μm usw.) durch Heißpressen oder chemische Abscheidung auf ein Substrat aufgebracht wird. Anschließend folgen Prozesse wie das Ätzen. Daher verfügt eine Flex-PCB strukturell nicht über eine feste, starre Trägerstruktur, sondern nutzt ihr eigenes flexibles Material zur Unterstützung des Schaltungsaufbaus. Flex Plus kann ultradünne Flex-PCBs mit einer Dicke von nur 5 μm fertigen und bietet damit zusätzliche Möglichkeiten für kompakte, leichte und leistungsstarke Anwendungen.

Was ist eine flexible Leiterplatte?

Eine flexible Leiterplatte ist eine Kupferschaltung, die auf eine flexible Basisschicht laminiert wird, typischerweise aus Polyimid (PI) oder Polyester (PET).

Diese Konstruktion ermöglicht es, die Leiterplatte zu biegen oder zu falten, ohne dass die Kupferleiterbahnen brechen.

Flexible Leiterplatten werden häufig in Smartphones, medizinischen Geräten, Automobilelektronik und Luft- und Raumfahrtsystemen eingesetzt, bei denen Platzersparnis und hohe Zuverlässigkeit erforderlich sind.

Sehen Sie sich unsere Produkttypen an:

Aufbau und Materialien

Eine flexible Leiterplatte besteht aus mehreren Hauptschichten:

  1. Basisschicht (PI oder PET) – sorgt für Flexibilität und Isolierung.

  2. Kupferfolie – bildet die leitfähige Schaltung.

  3. Klebstoff (optional) – wird bei Konstruktionen mit Klebstoff verwendet.

  4. Coverlay-Folie – schützt die Kupferleiterbahnen und ermöglicht Öffnungen für die Pads.

  5. Versteifung (Stiffener) – erhöht die mechanische Stabilität in Bereichen mit Steckverbindern oder Bauteilen.

  6. PSA (druckempfindlicher Klebstoff) – wird zur Verbindung mit anderen Komponenten verwendet.

Es gibt zwei wesentliche Konstruktionsarten:

Flexible Leiterplatte mit Klebstoff – verwendet eine Klebstoffschicht zwischen Kupfer und PI. Sie ist kostengünstiger, bietet jedoch eine geringere Temperaturbeständigkeit.

Flexible Leiterplatte ohne Klebstoff (Adhesiveless) – wird ohne Klebstoff direkt laminiert und bietet eine höhere Leistungsfähigkeit für Fine-Pitch- oder Hochtemperaturanwendungen.

Weitere Informationen zu Designaspekten finden Sie in unseren Designlösungen für flexible Leiterplatten.

Herstellungsprozess flexibler Leiterplatten

Der Herstellungsprozess von Flex-PCBs erfordert in jedem Schritt eine präzise Kontrolle, um die Dimensionsstabilität und eine gleichbleibende Impedanz zu gewährleisten. Der allgemeine Prozess umfasst:

  1. Zuschneiden des Basismaterials

  2. CNC-Bohren oder Laserbohren

  3. Belichtung des Leiterbilds und Ätzen

  4. Galvanisieren (Durchkontaktierungen / Oberfläche)

  5. Laminieren und Aushärten des Coverlays

  6. Anbringen von Versteifungen oder PSA

  7. Konturbearbeitung und Stanzen

  8. Elektrische Prüfung und Sichtkontrolle

In jedem Schritt müssen Sauberkeit und Präzision sowie eine kontrollierte Temperatur gewährleistet sein, um Maßabweichungen oder Risse im Kupfer zu vermeiden.

Mehr erfahren Sie in unserem Herstellungsprozess für Flex-PCBs.

Siehe auch: Prüfdienstleistungen für Flex-PCBs.

Arten von Flex-PCBs

Type
Structure
Common Application
Image
Rigid-Flex PCB

Combines rigid and flexible layers in one board

Foldable devices, avionics, compact control units
Multi-Layer Flex PCB

Three or more copper layers

High-end medical, aerospace, or control systems
Double-Sided Flex PCB

Two copper layers connected by plated holes

Automotive sensors, battery packs
Single-Sided Flex PCB

One copper layer, simple structure

Printers, cameras, LED strips
Mehrschicht-Flex-Leiterplatten
doppelseitige flexible Leiterplatten (FPBC)
einseitige Flex-Leiterplatte
starre Flex-Leiterplatte

Jede Bauart bietet unterschiedliche elektrische und mechanische Eigenschaften. Für komplexe 3D-Baugruppen kombinieren Rigid-Flex-PCBs flexible und starre Bereiche in einer einzigen Leiterplatte.

Advantages and Limitations

Vorteile:

  • Ultradünn und leicht

  • Hohe Flexibilität und kleiner Biegeradius

  • Weniger Platzbedarf für die Verkabelung und geringeres Montagegewicht

  • Hervorragende Wärmeableitung

  • Geeignet für dynamische oder bewegliche Verbindungen

Einschränkungen:

  • Höhere Material- und Werkzeugkosten

  • Komplexerer Fertigungs- und Montageprozess

  • Erfordern eine sorgfältige Handhabung, um Beschädigungen zu vermeiden

Mit einem geeigneten Design und der Erfahrung eines spezialisierten Herstellers können Flex-PCBs jedoch eine herausragende Zuverlässigkeit für kompakte elektronische Geräte bieten.

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Stiffener Automation onto FPCB, Flex PCB

Geformte Flex-Leiterplatte

Diese FPCBs verfügen über eine einzigartige Konstruktion, bei der die Leiterbahnen selektiv verdünnt oder verdickt werden, um bestimmten mechanischen oder elektrischen Anforderungen gerecht zu werden.

Die übliche flexible Leiterplatte verfügt über Pins, die als Durchgangsloch-Steckverbinder ausgeführt sind. Die geformten Anschlussstifte sind integriert und ragen über das Polyimidsubstrat hinaus. Diese Pins werden in eine Reihe von Löchern auf der flexiblen Leiterplatte eingesetzt und anschließend verlötet. Dieses Schaltungsdesign kann auch auf eine Reihe von Oberflächenmontagepads gelötet werden. Normalerweise wird es gewählt, um ZIF-Steckverbinder überflüssig und kostengünstig zu machen.

Geformte Flex-Leiterplatten

Terminologie von FPCBs

Versetztes Ätzprofil / Stufenätzprofil

Im Zusammenhang mit der Herstellung von Rigid-Flex-Leiterplatten bezieht sich „gestaffeltes Rückätzen“ oder „Schritt-Rückätzen“ auf ein Verfahren, mit dem kontrollierte Tiefenvariationen in den Kupferspuren oder leitfähigen Schichten einer Rigid-Flex-Leiterplatte erzeugt werden.

Bei diesem Verfahren werden Teile der leitfähigen Schichten selektiv weggeätzt, um an verschiedenen Stellen auf der Platine unterschiedliche Kupferdicken zu erzielen.

Der Zweck des versetzten Ätzens besteht darin, die Flexibilität und Biegeeigenschaften der Rigid-Flex-Leiterplatte zu optimieren . Durch die Variation der Kupferdicke kann die Leiterplatte in verschiedenen Bereichen unterschiedlich flexibel gestaltet werden. So lässt sie sich biegen und an die gewünschte Form anpassen, ohne die elektrische Leistung oder die mechanische Integrität zu beeinträchtigen.

Das versetzte Ätzen ist eine wesentliche Technik bei der Herstellung von starrflexiblen Leiterplatten, da es ermöglicht, dass die Platte den unterschiedlichen mechanischen Anforderungen gerecht wird und sich in komplexe Geometrien einfügt, wie sie in Anwendungen wie der Luft- und Raumfahrt, medizinischen Geräten und anderen elektronischen Geräten üblich sind, bei denen Platz- und Gewichtsbeschränkungen von entscheidender Bedeutung sind.

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