FPC Electronic – Bei FPC-Elektronik sind Sie wahrscheinlich daran gewöhnt, dass die internen Komponenten eines Computers aus starren, geradlinigen Leiterplatten bestehen. Aber FPC-Elektronik ist ein Paradigmenwechsel gegenüber der Norm, an die wir gewöhnt sind. Es handelt sich um die Technologie, die faltbare Smartphone-Displays und eine Vielzahl von Geräten mit einer veränderten Benutzeroberfläche ermöglicht.
Flexible Elektronik zeichnet sich durch gute Formbarkeit, geringes Gewicht, Haltbarkeit und Kosteneffizienz aus. Sie hat auch das Potenzial, starre Mehrfachplatinen und Steckverbinder durch ihr einseitiges, flexibles Layout zu ersetzen.
Diese Technologie ist wirklich spannend und bietet eine Reihe von Vorteilen für die Fertigungsindustrie. In diesem Dossier geben wir Ihnen eine aktuelle Einschätzung der Aussichten von flexiblen Leiterplatten.
FPC Electronic – Flexible Elektronik
Was ist flexible Elektronik?
Flexible Elektronik, auch Flexschaltungen genannt, besteht aus elektronischen Geräten, die auf flexiblen Kunststoffsubstraten wie leitfähigen Polyesterfolien angebracht sind.
Die elektronischen Komponenten der flexiblen Elektronik sind identisch mit denen der starren Leiterplatten. Aber noch wichtiger ist, dass die Flexibilität der flexiblen Elektronik einen großen Unterschied zwischen flexibler Elektronik und Leiterplatten ausmacht.
Andere beliebte Kunststoffsubstrate, die Sie für flexible Leiterplatten verwenden können, sind Polyimid und PEEK. Sie können auch Siliziumsubstrate verwenden, die durch Ätztechniken ausgedünnt werden. Auf diese Weise verleihen Sie den Siliziumsubstraten eine große Flexibilität.
Und ein solches Maß an Flexibilität eröffnet ganz neue Möglichkeiten.
Anwendungen der flexiblen Elektronik
Die Starrheit von Leiterplatten schränkt ihre Eignung für Anwendungen ein, bei denen Flexibilität, Platzersparnis und Kosteneffizienz von entscheidender Bedeutung sind. Ein Beispiel für solche Anwendungen sind elektronische Systeme, die elektrische 3-Achsen-Verbindungen benötigen, wie z. B. Kameras.
In diesen Fällen ist die FCB-Elektronik die beste Wahl. Im Folgenden finden Sie eine Übersicht über die wichtigsten Bereiche, in denen FCB-Elektronik von großem Nutzen sein kann:
1. FPC Electronic – Computersysteme
Flexible Elektronik bildet den beweglichen Druckkopf von Druckern. Sie werden auch verwendet, um Signale an den beweglichen Arm weiterzuleiten, der die Lese-/Schreibköpfe von Festplattenlaufwerken trägt. Flexible Elektronik wird auch verwendet, um die Schaltmatrix in Computertastaturen zu bilden.
2. LCD-Technologie
Das biegsame Kunststoffsubstrat der flexiblen Elektronik kann bei der LCD-Produktion eine hervorragende Alternative zu Glas darstellen. Dies verleiht dem gesamten System eine große Flexibilität, da die Folie auf dem Substrat in der Regel nur wenige Mikrometer dick ist.
3. Technologie der organischen Leuchtdioden (OLEDs)
Aufgrund seiner flexiblen Anzeigeeigenschaften ist OLEDs eine Alternative zur Hintergrundbeleuchtung. Sie können die Wartungsfreundlichkeit von OLEDs verbessern, indem Sie sie flexibler machen.
4. Elektronische Komponenten
Flexible Platinen bieten eine Möglichkeit zum Anschließen elektronischer Komponenten, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren, integrierte Schaltungen usw. Ihre Anwendbarkeit kann jedoch auch die Möglichkeit bieten, mehrere elektronische Komponenten direkt oder über Verbindungsstücke miteinander zu verbinden.
5. Autos.
Flexible Elektronik kann in einem Auto für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. Das Intervall unter der Motorhaube, das ABS-System, das Armaturenbrett usw. können Sie die Vorteile flexibler Schaltkreise nutzen.
6. Unterhaltungselektronik
Von Kameras bis hin zu Entertainment-Systemen und tragbaren Geräten bietet fcb eine gute Anwendbarkeit für viele Unterhaltungselektronik-Produkte.
7. FPC Electronic – Industrieanwendungen
Industrieanlagen, einschließlich medizinischer und sensors-ähnlicher Geräte, erfordern unterschiedliche Anforderungen an flexible Anschlussleitungen.
8. Solarzellen
Elastizitäts-Solarzellen werden in der Regel für Satellitenversorgung verwendet. Neben dem Gewicht können sie vor dem Start einfach gefaltet und im Flug erweitert werden.
Klingt das gut? Nun, wenn man im nächsten Kapitel mehr über flexible Elektronen lernt,
FPC Electronic – FPC Elektronik
Was ist FPC in der Elektronik?
Der eingebaute Print Circuit (FPC) ist ein flexibles Elektronikprodukt mit einer verbesserten Schutzschicht. Sie enthalten in der Regel eine dünne Schicht isolierter Polymerfolien, die elektrische Schaltkreise mit verschiedenen Mustern enthalten.
Diese Schaltkreise sind in eine dünne Polymeroberfläche oder eine ähnliche Oberfläche eingekapselt oder in Schichten mit zusätzlicher Schutzschicht eingekapselt. Man kann FPC-Elektronen auch mit photometrischer Optik herstellen.
Es gibt sogar eine Vielzahl von nicht leitenden Isolierungen, die verwendet werden können, um Stromkreise vor elektrischen Interferenzen, Abnutzungen und Wetterereignissen zu schützen. Sie haben ihre Stärken und Schwächen, sodass sie für bestimmte Anwendungen besser geeignet sind.
Da man FCB-Elektronen auf verschiedene Weise herstellen kann, muss man sich mit den verschiedenen FPC-Typen vertraut machen. Die gängigsten FPC-Typen sind Single-, Dual-Layer-und Multi-Layer-FPC.
Wenn Sie mehr über die verschiedenen FPC erfahren, können Sie die Vorteile der FPC besser nutzen. Auf diese Weise können Sie viele der Einschränkungen von PCB umgehen, da FPC die gleichen elektronischen Komponenten wie PCB installieren kann.
Einige Anwendungsbereiche, bei denen FPC einen größeren Nutzen bietet als PCB:
Elektronik mit kompakter, tragbarer Verpackung, bei der der elektrische Anschluss auf drei Achsen gehalten werden muss, z. B. bei einer Kamera.
Elektronische Geräte, die bei normalem Gebrauch gefaltet oder gebogen werden müssen.
Elektrische Komponenten, die eine Verbindung zwischen Unterbaugruppen erfordern, z. B. elektrische Systeme in Fahrzeugen, Satelliten und internen technischen Geräten. In diesen Fällen ist fcb leichter und effizienter als der Kabelbaum.
Eine Reihe anderer elektrischer Geräte, wobei Platzeffizienz und Gewicht wichtige Faktoren sind.
Diese Liste wächst täglich, während sich die Technologie weiterentwickelt. Um eine effektive Zukunft für diese Technologie zu erreichen, müssen Sie jedoch wissen, wie sich diese bisher entwickelt hat.
FPC Electronic – Die Weiterentwicklung der FPC-Elektronen
Als Ergebnis des Galileo-Experiments tauchte die Darstellung der gedruckten flexiblen Platine erstmals auf. Das von ihm entworfene FCB-kompatible Elektronikprodukt ist ein mit Wachs aufgetragenes Papier mit einem flachen Metallleiter.
In den folgenden Jahrhunderten kursierten immer wieder Theorien über flexible Schaltkreise in großen Kreisen. Thomas Edison stellte in einem seiner Bücher eine Idee vor, die auf flexible Schaltungen hindeutete.
Sein Vorschlag basierte auf der Beschichtung von Leinenpapier mit einer Mischung aus Zellulosegummi und Graphitpulver.
In den 1950er Jahren stellten Roger Curtis und Cledo Brunetti isolierende Materialien vor, die sich für die Herstellung flexibler Schaltungen eignen. Im gleichen Zeitraum veröffentlichte die Photo Circuits Corporation ihre bahnbrechenden Erkenntnisse über die FPC-Elektronik.
Ein weiterer wichtiger Durchbruch gelang Victor Dahlgren und Royden Sanders, als sie sich anschickten, Kabelbäume durch flexible Schaltungen zu ersetzen. Eine Reihe japanischer Ingenieure verbreitete die Anwendbarkeit dieser Technologie.
Überreste dieser frühen Arbeiten finden sich in jedem Stück der heutigen FCB-Elektronik. Aber im Gegensatz zu den frühen Versionen der flexiblen Schaltungen sind in der modernen Flexschaltkreistechnologie sowohl aktive als auch passive Funktionen integriert.
Vorteile der FPC-Elektronik
Kann als praktikabler Ersatz für starre Mehrfachplatinen und Steckverbinder dienen.
Einseitige Schaltungen eignen sich gut für den Einsatz in Geräten mit flexiblen Formfaktoren.
Sie können in verschiedenen Konfigurationen gestapelt werden.
FPC Electronic – Nachteile von FPC-Elektronik
Sie kann in einigen Konfigurationen teurer sein als starre Leiterplatten.
FPC Electronic-Sie können bei bestimmten Anwendungen anfälliger für Beschädigungen sein.
Sie macht den Montageprozess komplizierter.
Die Reparatur kann schwieriger oder unhaltbar sein.
FPC-LEITERPLATTEN
Sie können sich in bestimmten Fällen sowohl ergänzen als auch gegenseitig ersetzen. Es ist jedoch wichtig, dass Sie beachten, dass FCBs einen größeren Anwendungsbereich haben als PCBs.
Eine Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) ist eine Platine, die elektrische Schaltungen enthält. Mit ihren mehreren Schichten kann sie mehrere Funktionen gleichzeitig ausführen und hohe Ströme übertragen.
Natürlich wissen Sie jetzt schon, dass der Hauptunterschied zwischen beiden das Material ist, auf das Sie die Schaltung drucken. Theoretisch besteht der Unterschied darin, dass man die Abdrücke nicht auf eine starre Platine ätzt, sondern auf eine flexible Kunststoffplatte druckt.
Aber die „Plastik“-Folie ist nicht nur ein einfaches Material.
Die Struktur der Platten ist viel komplizierter. Sie enthält Kupferschichten und andere leitende „Spuren“ wie Silberspuren, die auf eine flexible Oberfläche gedruckt sind.
Auch die „Spuren“ auf dem Kunststoff sind sehr komplex aufgebaut, auch wenn sie auf den ersten Blick wie Tinte aussehen. Diese „Spuren“ bestehen aus Materialien, die den Strom besser leiten als Drähte und Lötstellen. Die Eigenschaften dieser komplexen Materialien machen das Gerät tatsächlich einfach zu bedienen.
Aber egal, ob Sie PBC- oder FPC-Elektronik herstellen, es gibt zwei entscheidende Faktoren, die die Qualität der Anwendung bestimmen. Zum einen die Qualität der Materialien und zum anderen die PBC-Werkzeuge und Montageverfahren.
Eine der effizientesten Methoden für den Zusammenbau von PBCs und FPCs ist das gleichzeitige Löten aller Anschlüsse mit einer „Hot-Bar“-Vorrichtung. Wenn Sie die „Hot-Bar“-Vorrichtung nicht verwenden können, können Sie sich für die pulsbeheizte Reflow-Methode entscheiden. Das pulsbeheizte Reflow-Verfahren ist ein Lötverfahren, bei dem mit Lot beschichtete Teile erhitzt werden, damit sie schmelzen, fließen und zu neuen Strukturen erstarren.
Im folgenden Kapitel werden wir uns das Reflow-Verfahren genauer ansehen.
FPC Electronic – Löten von FPC auf PCB
Methodik
Der Reflow-Prozess ist ein Verfahren, bei dem die mit Lot beschichteten Bauteile durch Erhitzung mit dem Lot verbunden werden.
Bei diesem Verfahren werden die Bauteile erhitzt, bis ihr Lot schmilzt und fließt. Wenn das geschmolzene Lot erstarrt, bildet es dauerhafte elektrochemische Verbindungen mit den Bauteilen.
Der Hauptunterschied zwischen dem beheizten Pulslöten und dem traditionellen Lötverfahren besteht darin, dass beim ersteren eine Thermode verwendet wird. Eine Thermode ist ein Heizelement, das für jede Lötverbindung einen Heiz- und Kühlzyklus unter einem bestimmten Druck durchläuft.
Die Thermode, die auf dem Reflow-Lötkopf sitzt, erhält ihre Energie über eine impulsbeheizte Steuerung. Sie liefert auch eine Rückmeldung an die Steuerung, um eine gleichmäßige Wärmezufuhr zu ermöglichen.
Der Lötkopf erleichtert das Schleifen der Kontakte zwischen den beiden Teilen. Wenn der Druck ausreichend ist, veranlasst der Kopf die Steuerung, den Heizzyklus für die Thermode auszulösen.
Die Thermode überträgt Wärme auf die Teile, um das Lot zwischen den Teilen zu schmelzen. Wenn die geschmolzenen Lote zu fließen beginnen, kommt es zu einer Koaleszenz zwischen den Lötbereichen der beiden Teile. Die zusammenfließenden Lote kühlen ab und verfestigen sich wieder, um nach Beendigung des Reflow-Zyklus neue Verbindungen zu bilden.
Damit die Lötstelle gut genug ist, muss sie beide Oberflächen verbinden und eine Benetzung (Lotfluss) auf den Oberflächen beider Teile verursachen. Außerdem zieht das Lot zu den Seiten der Teile, wenn es schmilzt. Daher ist es wichtig, dass das Pad für die flexible Schaltung eine geringere Breite hat als die PCB-Pads.
Diese Konfiguration schafft an den Seiten des Flexpads Platz, in den das Lötzinn fließen kann. Auf diese Weise kann das Flexpad die Lotmenge der Leiterplatte ohne Probleme aufnehmen.
FPC Electronic – Die wichtigsten Merkmale des pulsbeheizten Reflow-Lötens
Die Regeln für das pulsbeheizte Reflow-Verfahren unterscheiden sich von denen für das traditionelle Löten. Für den Anfang sind das Lötstellendesign und die Kontrolle über die Lotmengen entscheidend für ein erfolgreiches Reflow-Löten.
Das Design der Lötstelle spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Breite des Prozessfensters. Sie kann auch die Lotströme anpassen, um Unregelmäßigkeiten auszugleichen, die bei der vorherigen Verarbeitung auftreten.
Die Kontrolle über den Thermodenlötzyklus hilft Ihnen außerdem, die Schaltungspads zu miniaturisieren und ihr Gewicht zu reduzieren.
Nachfolgend werden die wichtigsten Aspekte des Heizprozesses beim Pulse-Heated-Reflow-Löten erläutert:
Vorheizen
Eine moderne Thermode, die bis zu 2″ lang ist, erreicht die Löttemperatur innerhalb von zwei Sekunden. Innerhalb dieses Zeitraums entfernt die Thermode die Oxidschicht, um die Benetzung einzuleiten.
Das Vorheizen ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn die Thermode durch übermäßige Kühlkörper beeinträchtigt wird und wenn die Anwendung mit empfindlichen Substraten verbunden ist.
FPC Electronic – Anstiegszeit
Die durchschnittliche Anstiegszeit für Thermoden beträgt 1,5 – 2 Sekunden. Sie können jedoch die Anstiegszeit programmieren, um die Aufheizrate genauer zu steuern.
Reflow
Auch diese Phase können Sie programmieren. Sie können die Zeit in 0,1-Sekunden-Schritten und die Temperatur in 1-Grad-Schritten programmieren. Die typische Temperatur im Kontaktbereich zwischen der offenen Lötstelle und der Thermode beträgt 280 – 330C.
Da die Thermode jedoch Wärmeübertragungsverluste aufweist, müssen Sie sie auf eine höhere Temperatur erhitzen. Ihre Temperatur muss über die 180 °C hinaus ansteigen, bei denen das Lot zu fließen beginnt.
Trotzdem ist es ratsam, die minimale Zeit und Temperatur zu verwenden. Dadurch wird das Risiko von Schäden minimiert und Sie haben eine bessere Kontrolle über die Bildung der Verbindung.
FPC Electronic – Kühlen
Sie können auch die Abkühltemperatur programmieren, um den Erhitzungsprozess zu beenden, wenn das Lot erstarrt, um die Lötstellen zu bilden. Dazu programmieren Sie das Netzteil so, dass es das Relais umschaltet, das den Luftstrom steuert, um die Temperatur zu senken.
Da die meisten Leiterplatten einen viel höheren Kühlkörper haben, hat das Lot eine niedrigere Temperatur als die Thermode. Es ist daher ratsam, die Auslösetemperatur auf 180°C zu programmieren. Bei dieser idealen Temperatur ist die Wahrscheinlichkeit, auf einen Trockenpunkt zu stoßen, vernachlässigbar.
Bis jetzt haben wir die Verfahren zur Kombination von FPC- und PCB-Platten in der Elektronik untersucht. Aber sind Sie bereit, mehr über die Prozesse der Montage von elektrischen Schaltungen zu erfahren?
FPC Electronic – PCB & FPC & PCBA
Eine Leiterplatte (Printed Circuit Board Assembly) ist eine Platine, die präsentiert wird, nachdem alle Teile und Komponenten gelötet und ordnungsgemäß installiert worden sind. Eine PCBA (Printed Circuit Board Assembly) ist die Platine, die die gelöteten und installierten Komponenten einer Leiterplatte trägt, um die beabsichtigten elektronischen Funktionen zu erfüllen, für die die Leiterplatte entworfen wurde.
Eine Leiterplattenbaugruppe (Printed Circuit Board Assembly) liegt vor, nachdem alle Teile und Komponenten verlötet und ordnungsgemäß installiert wurden. Eine PCBA nach der Installation verschiedener Komponenten auf der Leiterplatte entsprechend der Anwendung, die Sie erstellen möchten. Ein PCB Rapid Prototyping. Beim 3D-Leiterplattendruck wird nicht nur die Leiterplatte hergestellt, sondern auch die Leiterplattenbestückung (Printed Circuit Board Assembly, PCBA), weshalb andere Materialien als für eine Leiterplatte erforderlich sind. Die Materialliste für ein PCB Rapid Prototyping. Beim 3D-Leiterplattendruck wird nicht nur die Leiterplatte hergestellt, sondern auch die Leiterplattenmontage (PCBA) mit Widerständen, integrierten Schaltkreisen, Transistoren, Kondensatoren usw.
Eine der am weitesten verbreiteten Methoden, die Sie verwenden können, um eine Produktion Film Arbeit, die Sie benötigen, um PCBs herzustellen. Im Falle von PCBA ist dies das Erhitzen im Reflow-Ofen. Bei diesem Verfahren wird eine mechanische Verbindung zwischen der Leiterplatte und den elektronischen Bauteilen hergestellt.
Dabei werden Leiterbahnen in die nichtleitenden Substrate der beschichteten Kupferbleche der Leiterplatten eingearbeitet.
Ein weiterer wichtiger Schritt bei der Leiterplattenbestückung ist das Exportieren der Bauteilliste aus der Designdatei der Leiterplatte. Danach können Sie die Bauteile selbst vorbereiten oder sie von einem Leiterplattenhersteller vorbereiten lassen.
Sie können einige PCB-Werkzeuge verwenden, um die Bauteile manuell zu löten. Sie können auch eine Bestückungsmaschine verwenden, um die Leiterplatte oder FPC in einem Reflow-Ofen zu platzieren.
FPC Electronic – Der Unterschied zwischen den Herstellungsprozessen von PCBs und PCBAs
Die Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte unterscheiden sich stark von den Verfahren zur Montage elektrischer Schaltungen. Bei der Herstellung von Leiterplatten werden normalerweise die Leiterplatten entwickelt, die Substrate beschichtet und die FPC- oder PCB-Prototypen entworfen.
Dennoch ist es unerlässlich, die besten Materialien für FPCs, PCBs und PCBAs auszuwählen. Aber die Wahl des PCB- oder FPC-Designs ist bei der PCB-Bestückung noch wichtiger als bei der PCB-Fertigung.
Die Verfahren, die bei der Montage der Komponenten einer PCB oder FPC eingesetzt werden, hängen nämlich vom gewählten Design der elektrischen Schaltung ab.
Arten von Methoden für die Montage von elektronischen Komponenten auf PCB und FPC
Grundsätzlich lassen sich alle Methoden für die Montage von FPC- und PCB-Elektronikbauteilen in zwei Kategorien einteilen:
Die Durchsteckmethode, bei der die Bauteile in den Löchern Platz finden, und die Oberflächenmontagetechnik (SMT), bei der die Bauteile in die äußeren Bereiche der elektronischen Leiterplatte integriert werden.
Dennoch ist es ratsam, automatisierte PCB-Werkzeuge für die Bestückung von Leiterplatten zu verwenden, wenn die Anzahl der Bauteile dafür zu groß ist. Sie können eine maschinelle Bestückung verwenden, die es Ihnen ermöglicht, Bulk-Wave-Ätzen oder Reflow-Öfen einzusetzen.
Für kleine PCBAs können Sie aber auch immer manuell ätzen.
Fazit
Die flexible Elektronik hat uns eine ganz neue Welt der Möglichkeiten eröffnet. Wir können uns jetzt rollbare Unterhaltungsgeräte, faltbare Smartphones, transparente RFID, E-Paper usw. als realisierbare Unterhaltungselektronik vorstellen.
FPC-Elektronik hat gegenüber den derzeitigen Siliziumtechnologien den Vorteil der Kosteneffizienz, des geringen Gewichts und der Formbarkeit. Daher sind sie die treibende Kraft für die leichte, tragbare und kostengünstige elektronische Konsumgüter der nächsten Generation.
Wir stehen an vorderster Front. Wir verfügen über das Know-how und die Einrichtungen, um Sie in die Zukunft der flexiblen elektronischen Produkte zu bringen. Board-Shopping, alles mögliche verwirrt Sie. Unabhängig davon, ob Sie Platinen einseitig drucken, Platinen beidseitig bedrucken oder eine andere Art von Platine drucken möchten, können Sie sich heute mit uns in Verbindung setzen, um die Möglichkeiten von FPC-Elektronen voll auszuschöpfen.
