Flex-Leiterplatte mit FR4-Verstärkung

Flex-Leiterplatte mit FR4-Verstärkung (Unterseite) sowie vorgefräster FR4-Träger (Bild: db electronic)

In der Regel bietet der Leiterplattenfertiger zwei Möglichkeiten zur Anlieferung an:

  1. „Verbundsystem“ von Leiterplatte und Träger mittels Prepreg oder speziellem Klebeband: Beim Verbundsystem wird die Leiterplatte entweder mit dem Träger mittels Prepreg verpresst oder mit einem speziellen, doppelseitigen Klebeband befestigt. Dieses System kommt immer dann zum Einsatz, wenn starre FR4-Teile z.B. als Verstärkung unter Steckerbereichen benötigt werden. In diesem Fall können die FR4-Verstärkungen vorgefräst und der restliche Bereich als Träger verwendet werden. Allerdings bedeutet das auch, dass der nicht benötigte Teil des Trägers nach der Bestückung entsorgt wird. Da dies weder nachhaltig noch für größere Serien wirtschaftlich ist, sollte man diese Möglichkeit nur bei Mustern und kleinen Serien anwenden.
  2. FR4-Träger zur Mehrfachnutzung: Diese Träger bedeuten weniger Müll und weniger Transportkosten (Gewicht und Volumen), allerdings einen höheren Aufwand bei der Vor- und Nacharbeit. Eine einfache Möglichkeit kann eine mit Aufnahmestiften versehene Montageplatte sein, auf die der Werkstückträger und die zu bestückende Leiterplatte arretiert werden. Die Leiterplatte wird dann mittels lötbeständigen Klebebändern (Teflon) auf dem Träger befestigt und kann so durch den Bestückungsprozess laufen. Da die Rüstzeiten aber recht hoch sind, ist dieses Verfahren auch nur für kleine und mittlere Serien sinnvoll.

Weitere Trägersysteme können FR4-Träger mit Stiften sowie tiefengefräste Träger oder eine Kombination aus beiden sein.

Fixierung Flexnutzen auf FR4-Träger
Bild2: Fixierung Flexnutzen auf FR4-Träger (Bild: db electronic)

Professionelle Trägersysteme

Effizientere Trägersysteme können Hersteller von Löt- und Bestückrahmen anbieten, wie zum Beispiel die Rösnick Vertriebs GmbH aus Bedburg. Diese Systeme zeichnen sich durch kurze Rüstzeiten und einfache Handhabung aus. Sie bestehen aus hitzebeständigen Materialien und haben dadurch auch eine längere Lebensdauer als FR4-Träger.

Fixierung einer einzelnen Flex-Leiterplatte auf FR4-Träger
Bild 3: Fixierung einer einzelnen Flex-Leiterplatte auf FR4-Träger (Bild: db electronic)

Sonderanwendungen

Träger können auch dazu dienen, Leiterplatten mit unterschiedlichen Technologien zu verbinden. Ein typischer Anwendungsfall ist die Verbindung von Leiterplatten mit höheren Kupferstärken (Leistungsteil) mit einer Ansteuerung (Steuerungsteil). Dazu wird ein tiefengefräster Träger auf die entsprechenden Leiterplattenmaße und Dicken gefräst. Die zu verbindenden Leiterplatten werden als Einzelteile in den Träger gelegt und mittels Verbinder (z.B. Sumida Panta SMD) in der SMD-Bestückung miteinander verbunden. Mit entsprechenden Ausfräsungen kann auch eine THT-Bestückung des Leistungsteils durchgeführt werden.

Magnet- und Rubberfixträger
Bild 4: Magnet- und Rubberfixträger (Bild: Rösnick Vertriebs GmbH)

Anzahl benötigter Träger

Egal ob FR4- oder professionelle Träger, für beide Systeme muss der Baugruppenfertiger ermitteln, wie viele Träger er für einen möglichst unterbrechungsfreien Betrieb benötigt.  Das kann ein nicht unerheblicher Kostenfaktor sein, der vorab mitberücksichtigt werden muss. Während FR4-Träger recht kostengünstig herzustellen sind, haben andere Systeme, je nach Ausführung, ihren Preis.

Träger für Verbindungstechnik
Bild 5: Träger für Verbindungstechnik (Bild: db electronic)

Endbetrachtung

Bereits in der Layoutphase bedarf es einer engen Abstimmung zwischen Leiterplattendesigner, Baugruppen- und Leiterplattenfertiger. Es müssen Vorgaben zur Nutzengestaltung, Positionierung von Passermarken und Aufnahmebohrungen für die Passstifte erstellt werden. Fehlt es an dieser Abstimmung, kann es bei Problemen zu erheblichen Folgekosten, wenn nicht sogar zu einem kompletten Neuanlauf führen.

Ein weiterer wichtiger Punkt, der bei Flex-Leiterplatten gerne vergessen wird, ist die Trennung aus dem Nutzen. Während es für FR4-Leiterplatten verschiedene Möglichkeiten gibt, werden für die Trennung von Flex-Leiterplatten Laser- oder Stanzwerkzeuge benötigt. Solche Systeme stehen nicht überall zur Verfügung. Daher ist es wichtig zu klären, ob die Leiterplatten auch vereinzelt verarbeitet werden können und welcher Träger dazu benötigt wird.

Bild 6: Ermittlung der Trägeranzahl
Bild 6: Ermittlung der Trägeranzahl (Bild: db electronic & SMT)

Der Autor

Martin Sachs
(Bild: db electronic)

Dipl.-Ing. (FH) Martin Sachs, Vertrieb Büro Frankfurt, db electronic GmbH, Waldshut-Tiengen

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