2016 Starrflex Designregeln als Erfolgsfaktor · IPC2223 use B Fläche = Kosten sparen Umgebungs- und Einsatzbedingungen gesamtes Know-how „Designfibel“ – weit mehr als die

Starrflex: Designregeln als Erfolgsfaktor

Webinar am 5.April 2016 Referent: Andreas Schilpp

Inhalte

1• Die Systemvorteile von Starrflex

2• Welche Regeln müssen beachtet werden?

3• Design Chain – 24 wichtige Punkte

4• Beispiele für gutes und schlechtes Design

06.04.2016 Seite 2 www.we-online.de

Systemvorteile von Starrflex

Miniaturisierung• zusätzliche Ebenen• Möglichkeit Falten• Einsparung Fläche

der Steckerfootprints• Gewichtsreduktion• Integration

Schnittstellen

Signalintegrität• Berechnung mit

Referenzlagen möglich

• Wegfall der Impedanzsprünge an Steckern / Kabel

Zuverlässigkeit• weniger Kontakte• Verdrahtungsfehler

unwahrscheinlich• weniger Masse• einfachere

Testbarkeit• einfache Montage


Welche Regeln sind zu beachten?

� Standards und gesetzliche

Anforderungen

� Wirtschaftlichkeitsaspekte

� mechanische Gesetzmäßigkeiten

� Umwelt- und

Einsatzbedingungen (mission

profile)

� herstellungsspezifische

Designregeln

Beitrag zumEntwicklungserfolg


Mechanik & System80%

Schaltung & PCB

20%

Welche Themen sind zu beachten?

� PCB relevante Designregeln Beitrag zumEntwicklungserfolg


Schaltung & PCB

20%

Welche Themen sind zu beachten?

unter anderem:

� Flexibilität versus Stabilität

� IPC2223 use B

� Fläche = Kosten sparen

� Umgebungs- und

Einsatzbedingungen

�� gesamtes Know-how

„Designfibel“ – weit mehr als die

reinen Designregeln und auch der

Designguide

Beitrag zumEntwicklungserfolg


Mechanik & System80%

Design Chain Elektronikentwicklung


Verweis auf das letzte Webinar vom März 2016:

24 Punkte, die für Ihre Entwicklung wichtig sein könnten

Design Chain Elektronikentwicklung



1

Ziel: „First Time right“ – „late engineering changes“ vermeiden

heute: wo verstecken sich die 3D relevanten Punkte?

24

2322

21

20

19

18

17

16

15

14

131211

10

9

87

6

5

3

4

2




Produktidee, Konzept und TechnologieauswahlModulansatz ��homogenes System bzw. IntegrationsansatzFlex oder Starrflex?

2

1

2

Starrflex oder Flex

Starrflex Kennzeichen

� ab kleinen Stückzahlen

� Sheet Produktion

� typisch 18 x 24 sqinch

� PI Folien und starre Materialien

� Stopplack, Deckfolien und Flexlacke

� typisch Frästechnik

� starre Bereiche für Bestückung

� alle Arten von Bauteilen

� Bestückung wie starre PCBs

Flex Kennzeichen

� hochvolumige Anwendungen

� Produktion durch Rolle-Rolle

Produktion oder kleine Sheets

� typisch 12 x 18 sqinch oder kleiner

� PE und PI Folien

� Deckfolien und Flexlack

� Stanztechnik

� geklebte Verstärkungen

� keine bedrahteten Bauteile

� spezielle Bestücktechniken


Starrflex statt Flex


Alternative: starr-flex-starr Anordnung, zweilagig 1F-1Ri, Standarddicke 1,6mm

• Lieferung im Nutzen• auch höhere Stückzahlen kein Problem• THT Stecker Bestückung und Lötung automatisch• zweite Lage noch zur Entflechtung nutzbar• Möglichkeit, Abschlußwiderstände oder Kondensatoren

nahe am Stecker zu bestücken• ZIF-Kontakt durch Tiefenfräsen einfacher• insgesamt stabiler als flex, dadurch besseres Handling

Preis 2 Starrflex: € 1,20 pro Stück (@5K)

Flex „1F“ �� Starrflex „1F-1Ri“

Kundenanfrage: einlagige Flexplatine mit Kontakt für

Nullkraftstecker zur Kontaktierung eines

Gehäusesteckers auf eine Leiterplatte.

• Lieferung als flexible Einzel-LP (klein!)

• Stückzahl als Flex kritisch (Fertigungsformat)

• Bestückung und Lötung THT Stecker von Hand

• ZIF-Kontakt Verstärkung kleben von Hand

• Verpackung schwierig (Schüttgut !)

• Qualitätsproblem: Flex reißt am Steckerpin ein

Preis 1 Flex: € 1,95 pro Stück (@5K)

��

• Standardschablonendruck• Standardbestückung• Standardlötprozess (kein Handlöten!)• Standard-Starrflexprozess

• kein NiAu-Prozess Innenlage• kein Öffnen der Deckfolie• keine Vias im Flex

Bauteile immer auf starre Bereiche



3Funktionsspezifikation Mechanik & Elektronik & Software, Größe

Anforderungen an die Leiterplatte abgeleitet von den SystemanforderungenStart-up „DIN-A4 Seite“

1

32

„Bauen Sie Ihr Gehäuse noch um die Leiterplatte oder passen Sie Ihre Leiterplatte

schon in Ihr Wunschgehäuse ein???“



5 Mission profile, Zuverlässigkeitsanforderungen, Lebensdauer

1 5

3

4

2


use B – continous bending application


Messkopf: starr-flex-starr Anordnung, vierlagig 1Ri - 2F -1Ri

Problem: Unterbrechungen im Übergangsbereich Flexbereich zu Starrteil Sensorkopf nach ca. 500.000 Zyklen im Testaufbau

Lösung: Aufbau geändert in 1F-3Ri, geometrische Optimierungen

Ergebnis: einfacher ist besser

Testabbruch nach 2,1 Mio. Zyklen: Funktion i.O

use B – continous bending application

� Biegeform, Radius, Biegezyklen? � 3D Modelle helfen enorm



8 Mechanik, Montage und Befestigung Leiterplatte, Vibration

1

87

6

5

3

4

2

„Liefern Sie nur Gerberdaten oder auch eine Einbauzeichnung???“


Mechanik:

Befestigung einer Leiterplatte - Vibration


NO fixation of one rigid area

… leads to resonanceand destruction evenwith Rigid-Flex!

Designoption der außen liegenden Flexlage


Fläche und Material sparen durch Faltungen


source: Joe Fjelstad

� Flexausleger flächensparend anordnen, ggf. mehrere Ausleger kombinieren, Falttechnik einsetzen

Fläche sparen durch Optimierung in 3D



Flex arm #3a – RFQ of a customer / Proposals


�� folding for final shape !

Zeichnung oder Skizze des Einbauzustands ist sehr hilfreich !


Flex arm #3a – RFQ of a customer / Proposals


�� folding for final shape !

drawing or scetch of system assembly is always very helpful !


Flexausleger 3b


�� Ohren anlegen !


Flexausleger 3aStarrflex- Kostenoptimierung

�� Ohren anlegen !

Zeichnung oder Skizze des Einbauzustands ist sehr hilfreich !


15Materialauswahl Leiterplatte – so allgemein wie möglich, z.B. nach IPC

nicht Hersteller und Materialbezeichnung vorgeben (Standards verwenden)

1

15

14

131211

10

9

87

6

5

3

4

2



18Leiterplatten Layout

DfM, Designregeln, Restringe

1

18

17

16

15

14

131211

10

9

87

6

5

3

4

2


Kreuzungen in die starren Bereiche verlegen


möglich?

2 Flexlagen innen 1 Flexlage außen

1Ri-2F-1Ri � 1F-1Ri

Mögliche Änderungen:

• Kreuzungen in die starren Bereiche verlegen

• Polyimid-Coverlayer ersetzen durch flexiblen

Lötstopplack

• Reduzierung von 4 auf 2 Lagen möglich

• Verschachtelung verbessert Auslastung

1

2

1

23

4


Zuverlässigkeit in Layout und Konstuktion

IPC 2223 Ein gutes Beispiel

Für Zuverlässigkeit ist auch wichtig:

� kunststoffgerechtes Design

� verarbeitungsgerechtes Design

� Befestigung

� Vias im Flex

grundsätzlich

vermeiden !

Kontakte und Durchkontaktierungen im Flexbereich



Am Übergang Starrbereich zu Biegebereich sollten möglichst größe

Radien (z.B. R5) angebracht werden. �

Durch die Radien werden Torsionskräfte (die es bei korrektem Handling gar nicht geben darf!) in Richtung der Mitte des Biegebereichs abgeleitet, weg vom Übergang, und somit unzulässige Torsion

und Beschädigung � vermindert.

Wir empfehlen die Verwendung von Biegeeinrichtungen und Vorbiegung vorder Gehäusemontage.�

�



mehrlagige und kurze Flexbereiche



23Weiterverarbeitung Leiterplatte

Download „Trocknungsempfehlungen“

1

2322

21

20

19

18

17

16

15

14

131211

10

9

87

6

5

3

4

2


Trocknen vor dem Bestücken / Löten

� Problem:

� Abhilfe

Weitere mögliche Ursachen:

� nicht im Stapel trocknen!

� Ofen braucht Abluft!



24

1

Trennen Bestücknutzen und Transport

Welche Möglichkeiten hat Ihre Produktion?

24

2322

21

20

19

18

17

16

15

14

131211

10

9

87

6

5

3

4

2


Nutzentrennung durch Stanzen - Transport


Quelle: Fa. acd

�

Weiterführende Informationen


… zu diesem Thema und weiteren Grundlagen wurden bereits in mehreren Webinarsausführlich behandelt.

Nachzusehen in unserem Webinar Archiv oder bei

Zusammenfassung

Starrflex ist von Natur aus eine Technologie für hohe Zuverlässigkeit

die Entwicklung eines elektronischen Systems kann

� sehr komplex sein

� erfordert die unterschiedlichsten Disziplinen

� Netzwerken und Kommunizieren ist elementar

� WE unterstützt Sie gerne im Rahmen eines Projekts

� Sie sind schon in der Optimierungsphase?

Wir helfen gerne!

� Kontaktieren Sie uns so früh wie möglich!


Danke für Ihre Aufmerksamkeit!


Documents

2016 Starrflex Designregeln als Erfolgsfaktor · IPC2223 use B Fläche = Kosten sparen Umgebungs- und Einsatzbedingungen gesamtes Know-how „Designfibel“ – weit mehr als die