Flex-PCBA

Was ist eine flexible Leiterplattenbestückung?

Unter flexibler Leiterplattenbestückung versteht man die Montage flexibler Leiterplatten. Dabei wird ein flexibles Substrat als Basismaterial verwendet, um elektronische Komponenten strukturell zu stützen und elektrische Verbindungen zwischen ihnen herzusTellen. Das flexible Substrat ist typischerweise ein Polyimidfilm (PI), der mit einem Kupferfilm laminiert und durch einen Ätzprozess strukturiert wird. Flexible Leiterplatten erscheinen als dünnes, durchscheinendes, bernsteinfarbenes Material, das sich leicht biegen lässt.

Welche Vorteile bietet die flexible Leiterplattenbestückung?

• Flexibilität

  Der Begriff „flexible Leiterplatte“ leitet sich von ihrem Hauptvorteil ab: Flexibilität. Flexible Leiterplatten lassen sich leicht verdrehen und biegen, was starre Leiterplatten nicht können. Diese Flexibilität kommt platzsparenden Systemen zugute, bei denen flexible Leiterplatten problemlos an die Konturen und Geometrie einer Oberfläche angepasst werden können.

• Leicht
  

  Flexible Leiterplatten sind leichter als starre Leiterplatten. Sie eignen sich für tragbare und einfach zu instAlleierende Geräte. Ihr geringes Gewicht und ihr dünnes Profil tragen zu einem schlanken und ästhetisch ansprechenden Erscheinungsbild bei.

• Widerstandsfähigkeit gegen raue Umgebungen
  

  Polyimid wird verwendet, um Kupferleiter vor rauen Bedingungen zu schützen. Es ist ein Material, das hohen Temperaturen standhält und chemischer Korrosion widersteht. Flexible Schaltungsbaugruppen eignen sich für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und bei extremen Temperaturen.

• Kleine Gesamtgröße
  
  Flexible Leiterplatten sind flexibel und dünn, was zu einer kleineren Gesamtgröße führt. Sie lassen sich leicht so formen, dass sie auf dünne Bildschirme wie Laptops und Tablets sowie auf kompakte tragbare Geräte passen.

Was sind die Montageprozesse für flexible Leiterplatten?

Der Montageprozess für flexible Leiterplatten ist grundsätzlich derselbe wie für starre Leiterplatten, vom Lötpastendruck über die Komponentenbestückung, das Reflow-Löten, die AOI-Inspektion bis hin zur Endprüfung. Alleerdings ist es bei der Produktion von entscheidender Bedeutung, die Ebenheit der flexiblen Leiterplatte beizubehalten, da bereits leichte Unebenheiten zu gravierenden Mängeln führen können.

• Lotpastendruck

  Polyimid, das Polymermaterial, aus dem flexible Leiterplatten bestehen, ist ein „hygroskopisches“ Material, das heißt, es nimmt leicht Feuchtigkeit auf. Die flexible Leiterplatte muss zunächst gebacken werden, um die Feuchtigkeit auf dem Polyimidsubstrat zu trocknen, typischerweise bei etwa 120 Grad Celsius. Anschließend wird die Lotpaste mit einer Edelstahlschablone und einem Gummirakel auf das flexible Substrat gedruckt. Bei jedem SMT-Prozess muss die flexible Leiterplatte mithilfe spezieller Vorrichtungen sorgfältig an Ort und STelle gehalten werden.

• Pick-and-Place
  

  Mithilfe eines Bestückungsautomaten werden elektronische Bauteile aufgenommen und mit feuchter Lotpaste in die flexible Leiterplatte eingesetzt. Die Maschine integriert inTelligente Bildverarbeitungssysteme und Software, um Komponenten präzise zu positionieren. Ein effizienter Pick-and-Place-Prozess bestimmt oft den Gesamtdurchsatz einer SMT-Produktionslinie, daher ist die Optimierung der Verfahren zur Beschleunigung des Prozesses von entscheidender Bedeutung.

• Löt-Reflow
  

  Nasse Lotpaste muss schmelzen und erstarren, um eine zuverlässige Verbindung zu erreichen. Das technische Datenblatt der Lotpaste gibt das empfohlene Aushärtungsprofil sowie die angegebene Dauer und Temperatur an. Am besten führen Sie Prototypensimulationen durch, um das Verhalten der Lotpaste und der Komponenten zu verstehen und die Temperaturverteilung während des tatsächlichen Reflow-Prozesses zu bestimmen. Eine anfängliche Vorheizphase ist erforderlich, um das flexible Material der Lotpaste zu verdampfen. Dann erreicht die Temperatur ihren Höhepunkt, um die Lotpaste vollständig zu schmelzen, und kühlt anschließend ab, bis sie vollständig erstarrt.

• Automatisierte optische Inspektion
  

  Automatisierte optische Inspektionsmaschinen (AOI) sollten zur Inspektion montierter Leiterplatten eingesetzt werden, um sicherzusTellen, dass die Teile korrekt platziert und ausgerichtet sind. AOI kann auch Lötbrücken, fehlende Komponenten und Fremdkörper erkennen. Zu den AOI-Herausforderungen bei der Montage flexibler Schaltkreise gehört die ungleichmäßige Beleuchtung aufgrund der reflektierenden Oberfläche von Polyimidsubstraten.

• PCBA-Tests
  

  Prozesse zur Montage flexibler Leiterplatten können zu Defekten auf flexiblen Leiterplatten führen, die nicht Alleein durch visuelle Inspektion erkennbar sind. Die bestückte Leiterplatte muss einer elektrischen Prüfung unterzogen werden, um auf etwaige Schaltungsprobleme zu prüfen, die die Produktqualität beeinträchtigen könnten.