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Dem Design sind mit flexiblen Leiterplatten kaum Grenzen gesetzt
Für eine Getriebesteuerung wurden flexible Leiterplatten mit Dichtungsfunktion konzipiert
Besonders die Verbindung mit hohen Anforderungen an die Biegewechselbelastung meistern flexible Leiterplatten
Flexible Substrate sind nicht nur biegsam, sie sind auch sehr dünn, weshalb sie in beengten Platzverhältnissen punkten

Flexible Leiterplatten gibt es im Auto zuhauf. Von Infotainment über Beleuchtung, Antrieb, Sensoren bis hin zu Automatikgetrieben sind Flex überall dort zu finden, wo es um die Verbindung von Elektronik und Mechanik geht. Sie erlauben die Erhöhung der elektrischen Funktionsdichte und beseitigen aufwendige Anschlüsse und Verdrahtungen. Die Fähigkeit, eine flexible Leiterplatte zu falten, erweitert die Grenzen des Designs und der Verpackung. Besonders die Verbindung von beweglichen Komponenten mit hohen Anforderungen an die Biegewechselbelastung meistern flexible Leiterplatten. Dabei sind die einzelnen Komponenten der flexiblen Leiterplatte – Polyimidfolie, Klebersysteme und Kupferfolie – genauestens aufeinander abgestimmt.

Die eigene Material- und Maschinenentwicklung ermöglicht es uns, ständig steigende Anforderungen zu meistern. „Mektec hat sich langjähriges Know-how erworben im Bereich der flexiblen Leiterplattentechnik und in der Position, den strengen Anforderungen der Hersteller elektronischer Baugruppen zu entsprechen“, erläutert Dr. Wolfgang Bochtler, Geschäftsführer der Mektec Europe und für das Automobilgeschäft der Mektec-Gruppe zuständig. Der nach ISO/TS16949:2002 zertifizierte Leiterplattenhersteller fertigt einseitige, doppelseitige und mehrlagige Schaltungen in hohen Stückzahlen und Serienproduktionen in Rolle-zu-Rolle-Prozessen. Dabei sei es möglich, flexible Schaltungen in den unterschiedlichsten Konfigurationen herzustellen, versichert Bochtler. Diese reichen von einfachen, einseitigen flexiblen Leiterplatten bis zu komplizierteren dreidimensionalen Ausführungen. Die vertikale Integration und Designsachkenntnis fängt mit der Basismaterialherstellung an, geht über die Produktion der flexiblen Leiterplatten bis hin zur Bestückung der Schaltungen. „Unsere High-Volume-Fähigkeit in der Materialtechnologie und in der Produktion flexibler Leiterplatten gibt den Kunden einen Kostenvorteil, den andere nicht bieten können“, bekräftigt er weiter.

Basis aller Entwicklungen bei Mektec sind FPC-Module (Flexible Printed Circuits). Aus diesem Grund wurde jüngst die Mektec Precision Components (Spritzgießen von Präzisionskunststoffteilen und Dichtungen mit einem Umsatz von ca. 220 Mio. US$ im Jahr 2011) in die Mektec-Gruppe integriert. Ein FPC-Modul umfasst je nach Umfang flexible Leiterplatten, Dichtungen, Kunststoffelemente und integrierte elektronische Bauteile. Dabei ist jede Form von Verbindungs- und Bestückungstechnik mit und auf flexiblen Leiterplatten möglich, vom Chipcarrier für CSP (Chip Scale Package) über LC-Display-Treiberchips in CoF (Chip on Flex) bis zum flexiblen μ-Substrat für MCM (Multi Chip Module).

Am Puls der Technik

Flexible Leiterplatten auf Polyimid-Basis erfüllen maximale Anforderungen in vielerlei Hinsicht: Der hohe thermische Widerstand, die sehr gute Wärmeableitung und die dreidimensionale Formbarkeit von Polyimid machen es zu einer geeigneten Basistechnologie für Schwerlastanwendungen, wie bei den Getriebesteuerungseinheiten. Hierbei ermöglicht es die Flextechnik, die Getriebesteuereinheit direkt im Inneren des Getriebes einzubauen. Überdies erlauben sie den Betrieb unter großen Temperaturschwankungen und Vibrationen. Zusätzlich ist die flexible Leiterplatte auf Basis der Polyimidtechnik gegen aggressive Medien wie Getriebeöl, Bremsflüssigkeit oder Dieselkraftstoff beständig.

Das macht sie bestens geeignet für die Automobilindustrie mit ihren vielseitigen Trends. Um der Forderung nach höherer Funktionsintegration nachzukommen, hat Mektec unter anderem flexible Leiterplatten mit Dichtungsfunktion auf den Markt gebracht. Dies ermöglicht die Abdichtung von Schnittstellen, wie dies beispielweise bei wasserdichten Handys gefordert wird. Nun kommt diese Lösung auch im Automobil zum Einsatz. Die neue Verbindung von Stanzgittern mit Flex und Kunststoffteilen ermöglicht die parallele Übertragung von Signal- und Leistungsströmen und findet bei der fortschreitenden Hybridisierung des Antriebstranges ihre Anwendung.

Grundsätzlich lässt sich die Zuverlässigkeit einer Motor-Getriebe-Einheit sich an verschiedenen Stellen optimieren. Ein Schwachpunkt sind bei vibrierenden mechatronischen Elementen die Kabelverbindungen. Wenn zwei Elektronikbaugruppen über zwei Steckverbinder mit einem Kabel verbunden sind, dann sind dies zwei Stellen, an denen es im Betrieb des Motors zu Verunreinigungen kommen kann. Jene Verunreinigungen können Veränderungen des Übergangswiderstands an den Kontakten hervorrufen. Dies wiederum verändert über die Lebensdauer des Motors die elektrischen Eigenschaften der Leitung und kann zu Steuer- oder Messfehlern führen. Die Zuverlässigkeit und damit die Qualität der Baugruppe nehmen dadurch ab. Hinzu kommt, dass auch Motoren noch weiter miniaturisiert werden, sodass es wegen der eingeschränkten Platzverhältnisse keine Möglichkeit mehr gibt, einen Steckverbinder einzusetzen.

Beim Thema E-Mobilität wandern flexible Platinen in Anwendungen wie Batterieverdrahtungen oder dienen als Substrate für Sensoren. Das können Systeme für die Keyless-Go-Funktion wie die Erkennung von Schlüsseln, kapazitive Türgriffsensoren und andere Schnittstellen zwischen Mensch und Fahrzeug sein.

Serienerprobt sind flexible Schaltungen mit LEDs. Besonders bei Tagfahrlichtanwendungen werden die flexiblen Leiterplatten zukünftig zu Hause sein. In den aktuellen LED-Beleuchtungskonzepten werden LEDs direkt auf flexible Leiterplatten aufgebracht, um intelligent Aufbau- und Verbindungstechnik mit Thermomanagement zu verbinden. Stromlinienförmiges Design und gebogene Formen sind wesentlich, wenn es darum geht, eine neue Art Auto entstehen zu lassen. Die vorderen und hinteren Leuchten geben jedem Auto sein eigenes „Gesicht“, merkt Bochtler an: „Freiheit des Designs ist im Allgemeinen ein Muss. Die freie Formbarkeit der flexiblen Leiterplatte erlaubt es, elektrische Verbindungen im Raum herzustellen und somit in einfachster Weise Kontaktpunkte zwischen unterschiedlichen Ebenen zu vernetzen.“

Flexible Anwendung

Die hohe Funktionsdichte, die geringe Dicke und das Gewicht der flexiblen Leitplatte erlauben es, komplexe mechanische und hochintegrierte elektronische Funktionen auf kleinstem Raum in den jeweiligen Anwendungen zusammenzuführen.