Was sind die Konstruktionsrichtlinien zur Vermeidung von Rissen in starr-flexiblen Biegebereichen?

Rigid-Flex ist großartig, bis die erste Feldrückkehr mit einer offenen Leiterbahn direkt an der Biegung auftaucht. In den meisten Fällen handelt es sich nicht um einen “mysteriösen Schaden”. Es sind Belastungen, die sich dort ansammeln, wo die Leiterplatte sie nicht verkraften kann: Kupfer, Beschichtung und starke Steifigkeitsänderungen.

Wenn Sie starr-flexible Produkte für faltbare Produkte, Ersatz für bewegliche Kabelbäume oder enge Gehäuse herstellen, hilft Ihnen dieser Leitfaden dabei, den Biegebereich durch Prototypendrehungen und Massenproduktion am Leben zu erhalten. Wenn Sie außerdem einen Hersteller suchen, der schnell produzieren und stabile OEM/ODM-Volumina herstellen kann, beginnen Sie mit den Spezifikationen und dem DFM-Fluss auf unserer China PCB B2B Fabrik Homepage.

Starr-flexible Biegebereiche: warum Risse entstehen

Die Rissbildung beginnt in der Regel als Mikrorisse im Kupfer oder in der Beschichtung. Durch Vibration, Wärmezyklen oder wiederholtes Falten werden aus Mikrobrüchen echte Risse.

Die häufigsten Ursachen werden Sie erkennen:

• Der Biegeradius ist zu eng für die Stapeldicke.
• Durchkontaktierungen, Pads oder plattierte Elemente befinden sich innerhalb der Flexzone.
• Der Übergang von starr zu flexibel wirkt wie ein Scharnier.
• Die Verlegung von Leiterbahnen macht den Flex steifer als man denkt.
• Die Oberflächenbeschaffenheit oder die Materialwahl passt nicht zum Biegezyklus.

Wenn Sie sich einen Überblick darüber verschaffen möchten, was wir bauen können (Stapel, Flex-Optionen und Prozessgrenzen), lesen Sie Fähigkeiten.

Biegeradius

Wählen Sie zuerst einen sicheren Kurvenradius, dann die Route

Beginnen Sie mit dem Biegeradius. Alles andere hängt von ihm ab.

Was ist zu tun?

• Sichern Sie den Biegeradius frühzeitig, bevor Sie “fertig fräsen”.”
• Sagen Sie Ihrer Fab, die Kurve ist statisch (einmal biegen, bleibt stehen) oder dynamisch (beugt sich mehrmals).

Faustformel (Ausgangspunkt)

• Statische Biegung: Viele Teams beginnen um ~10× die Dicke der Flex.
• Dynamische Biegung: vergrößern Sie den Radius. Je mehr Zyklen, desto mehr Radius brauchen Sie.

Szene aus der realen Welt Ein faltbares Modul sieht im CAD gut aus, aber das Scharnier zwingt die Biegung dazu, sich enger als geplant zu wickeln. Das ist der Zeitpunkt, an dem sich Kupferermüdung bemerkbar macht. Wenn Ihr Mechanikerteam den Radius nicht garantieren kann, fügen Sie einen harten Anschlag in das Gehäuse ein oder entwerfen Sie den Faltweg neu.

Für starr-flexible Produktkonstruktionen und faltbare Schaltkreise, siehe unsere Rigid-Flex PCB Herstellerseite.

Vias in Kurvenbereichen

Halten Sie Durchkontaktierungen / PTH / Komponenten aus der Biegezone heraus

Ein durchplattiertes Loch in einem Biegebereich ist so, als würde man ein Loch in eine Büroklammer bohren und sie dann biegen. Sie wird dich nicht zurück lieben.

Was ist zu tun?

• Halten Sie PTH, Microvias, Testpads und Komponenten aus der Biegezone heraus.
• Wenn Sie einen Lagenwechsel vornehmen müssen, tun Sie dies im starren Bereich oder in einer biegefreien “Landezone”.

Szene aus der realen Welt Sie verlegen einen engen Steckerausbruch, und der einzige saubere Fluchtweg führt zu Durchkontaktierungen genau dort, wo das Kabel geknickt wird. Der Prototyp könnte bestehen. Dann, einen Falltest später, wird dieser Durchkontaktierungsbereich zum Fehlerpunkt.

Wenn Sie Unterstützung für Fertigungsregeln und DFM-Prüfungen bei komplexen Layouts benötigen, ist unser PCB-Fertigungsservice ist ein guter Ausgangspunkt.

Starre-zu-flexible Übergangsverriegelung

Hinzufügen einer Sperre in der Nähe der Grenze zwischen starr und flexibel

Die Grenze zwischen starr und flexibel ist eine Steifigkeitsklippe. Wenn die Biegung zu nah erfolgt, “knickt” die Biegung genau an der Kante ein.

Was ist zu tun?

• Definieren Sie eine Sperrzone um die Begrenzung für Durchkontaktierungen, Kupferwechsel und Bauteilpads.
• Lassen Sie die Biegung in der Mitte der Biegespanne stattfinden, nicht am Übergang.

Faustformel (Ausgangspunkt)

• Viele Geschäfte verwenden einen Sperrabstand in der Größenordnung von ~1 mm+ je nach Bauart, Kupfergewicht und Versteifungskonstruktion. Behandeln Sie dies als einen DFM-Punkt, nicht als eine Vermutung.

Versteifungsrand

Kontrollvias in der Nähe von Versteifungen

Versteifungen sind nützlich, aber ihre Ränder sind Spannungserzeuger. Durchkontaktierungen “knapp außerhalb” einer Versteifungskante reißen oft zuerst.

Was ist zu tun?

• Wenn Sie Versteifungen verwenden, halten Sie empfindliche Teile von der Kante der Versteifung fern.
• Vermeiden Sie es, dichte Via-Felder direkt neben die Versteifungsgrenze zu setzen.

Szene aus der realen Welt Bei einem flexiblen Kameramodul wird eine Versteifung unter dem Steckverbinder verwendet. Der Steckverbinder übersteht das Reflow-Verfahren, aber das Kabel reißt bei der Montage, weil die Biegung direkt an der Kante der Versteifung beginnt. Durch Verschieben der Biegelinie um ein paar Millimeter und Hinzufügen einer breiteren Dehnungsspanne lässt sich das Problem beheben.

Für Polyimid-Starrflex-Konstruktionen, die flexible Kabelabschnitte enthalten, siehe Starrflexible Polyimid-Leiterplatte mit FPC-Kabel.

Leiterbahnverlegung im Kurvenbereich

Verlegen Sie die Leiterbahnen im Hinblick auf die Biegung: orthogonal/rechtwinklig + vermeiden Sie “I-Träger”-Steifigkeit

Der Frässtil kann Ihre Flex versehentlich in einen Balken verwandeln.

Was ist zu tun?

• In der Kurvenzone, Routenspuren senkrecht zur Biegelinie wenn möglich.
• Wenn Sie mehrere flexible Schichten haben, versetzte Spuren zwischen den Schichten durch die Biegung. Stapeln Sie sie nicht perfekt übereinander. Das gestapelte Kupfer verhält sich wie ein “I-Träger”.”

Verwenden Sie Kurven, keine 90°-Ecken; fügen Sie Teardrops/Verrundungen an Pads und Durchkontaktierungen hinzu

Scharfe Ecken konzentrieren die Spannung. Eine glatte Geometrie streut sie.

Was ist zu tun?

• Verwenden Sie Bögen und sanfte Kurven in der Flexzone.
• Fügen Sie an den Stellen, an denen eine dünne Spur auf ein Pad oder ein Via Land trifft, Tröpfchen hinzu.
• Vermeiden Sie plötzliche Breitensprünge im Kurvenbereich.

Szene aus der realen Welt Ein Wearable-Sensor-Flex versagt jedes Mal an der gleichen Stelle. Die Lösung bestand nicht in dickerem Kupfer. Es waren Teardrops und ein glatterer Eintrittswinkel in das Pad, wodurch die Spitzenbelastung reduziert wurde.

Wenn Ihr Projekt FPC-Abschnitte enthält, können Sie auch auf unsere Kundenspezifische FPC-Herstellerseite.

Kupferebenen in Flex

Behandeln Sie Kupferflächen beim Flexen sorgfältig: bevorzugen Sie schraffierte/kreuzschraffierte Flächen, wenn es um das Flexen geht.

Feste Ebenen erhöhen schnell die Steifigkeit. Das kann in starren Bereichen gut sein. In der Biegezone kann es eine Zuverlässigkeitsfalle sein.

Was ist zu tun?

• Verwenden Sie schraffierte Masse im Biegebereich, wenn Ihr Budget für Signalintegrität dies zulässt.
• Halten Sie große Kupfertöpfe aus der Biegezone fern, es sei denn, Sie brauchen sie wirklich.
• Wenn Sie Strom transportieren müssen, sollten Sie mehrere schmalere Leiter in Betracht ziehen, anstatt einer großen Platte.

Abdeckfolie und Zugentlastung

Beläge/Bauteile richtig mit Abdeckungen und Verankerungen verstärken

Abzieh- und Abhebefehler treten häufig auf, wenn die Polster in einem sich bewegenden Bereich sitzen.

Was ist zu tun?

• Verwenden Sie Abdecköffnungen, die nicht mehr Kupfer als nötig freilegen.
• Fügen Sie Verankerungen hinzu, wenn sich Pads oder Vias in der Nähe von Bewegungszonen befinden.
• Halten Sie Lötstellen nach Möglichkeit aus dem Biegebereich heraus.

Hinzufügen einer Zugentlastung in der Nähe der Schnittstelle zwischen starr und flexibel, wenn in der Nähe Biegungen auftreten

Die Zugentlastung verteilt die Kraft. Stellen Sie sich vor, Sie entfernen den “Scharnierpunkt”.”

Was ist zu tun?

• Fügen Sie eine Zugentlastung im Übergang hinzu, wenn Ihr Gehäuse eine Biegung nahe der starren Kante erzwingt.
• Vermeiden Sie abrupte Dickenänderungen über den gesamten Biegebereich.

Wenn Ihre Konstruktion auch Unterstützung bei der Montage benötigt (SMT, gemischte Technologie, schlüsselfertig), siehe PCB-Montage.

Oberflächengüte ENIG

ENIG-beschichtete Kontakt-/Fingerbereiche nicht verbiegen

Wenn Ihre Biegezone plattierte Finger oder schwere Nickelschichten umfasst, steigt das Rissrisiko.

Was ist zu tun?

• Halten Sie ENIG-Finger und Goldkontaktzonen in biegefreien Bereichen.
• Wenn Sie goldene Finger brauchen, sollten Sie die Mechanik so gestalten, dass sich diese Bereiche nicht biegen.

Materialauswahl gewalzt-geglühtes Kupfer

Wählen Sie Materialien für das Bewegungsprofil: RA-Kupfer für wiederholtes Biegen

Der Kupfertyp spielt eine größere Rolle, als man erwartet.

Was ist zu tun?

• Für dynamische Biegungen verwenden Sie nach Möglichkeit walzgeglühtes (RA) Kupfer.
• Halten Sie den Biegestapel dünn und gleichmäßig über den gesamten Biegebereich.

Tabelle der Gestaltungsrichtlinien

Herstellung und Qualitätskontrolle

Sie können eine perfekte Biegezone entwerfen und trotzdem an Zuverlässigkeit verlieren, wenn die Prozesssteuerung schlampig ist. Bei B2B-Produkten sind eine gleichmäßige Laminierung, eine saubere Deckschichtregistrierung und eine stabile Bohr-/Beschichtungsqualität wichtig.

Wenn Sie sehen möchten, wie wir das über Prototypen und Volumen hinweg kontrollieren, gehen Sie auf Qualität. Wenn Sie bereit sind, einen Stackup, Biegehinweise und Gerbers für DFM-Feedback zu senden, wenden Sie sich an Kontakt.