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FR4 Semiflex - billiger als ein Kabelbaum?
Webinar am 6. Mai 2014 Referent: Andreas Schilpp
07.05.2014 Seite 1 von 30 www.we-online.de
FR4 Semiflex - billiger als ein Kabelbaum?
Definition, Begriffsklärung
Systemvergleich Kabelbaum versus FR4 Semiflex
Designprozess
Designregeln, Lagenaufbau
Herstellprozesse
„Cost- / performance-“ Vergleiche
Verarbeitung von FR4 Semiflex Leiterplatten
Anwendungsbeispiele
Ausblick
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Definition, Begriffsklärung 1
semi ist ein lateinisches Präfix im Sinne von halb (Wikipedia)
Flexibilität (von lat. flectere‚ biegen, beugen) (Wikipedia) unscharf, nicht messbar
In diesem Sinne ist also alles biegbar, also auch alles flexibel ???
Im Weiteren: FR4Semiflex = biegbar
Dünn oder partiell dünn mit speziellem Lack ohne flexible Folien wie PI
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Definition, Begriffsklärung 2
Partielle Dickenreduktion typischerweise durch Tiefenfräsen
– meist mit Spezialfräser (Phase, Radius)
Teilweise auch Einsatz von Trennfolien oder Trennlacken
Fotos: Ruwel, Isola, WE
07.05.2014 Seite 4 von 30 www.we-online.de
Definition, Begriffsklärung 3
Klarstellung bezüglich „Duraflex (Isola 2005): nie in Serie produziert
Heute wirbt Isola mit „Semiflex“ spezielle FR4 Dünnlaminate
Die Einflüsse auf die Biegbarkeit:
– Dicke
– Harz und Glasqualität
– Mechanikdesign und Layout
– Kupferqualität
Fotos: Ruwel, Isola, WE
07.05.2014 Seite 5 von 30 www.we-online.de
Großer Einfluß: Prepregkonstruktion
FR4 prepreg type 106
dielectric thickness
50 – 55 µm
FR4 prepreg type 1080
dielectric thickness
60 - 70 µm
FR4 prepreg type 2116
dielectric thickness
85 – 100 µm
FR4 prepreg type 7628
Nicht geeignet für
• Microvias
• FR4 Semiflex
Quelle: Isola
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Systemvergleich: Kabelbaum versus FR4 Semiflex
Inhomogenes System
Homogenes System
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Systemvergleich: Kabelbaum versus FR4 Semiflex
Inhomogenes System
Bei wenigen Kontakten preiswerter
Viele Löt- oder Kontaktstellen
Bei Steckern lösbar und reparierbar
Sehr robust (Ziehen am Kabel)
Homogenes System
Weniger Bauteile, günstige Logistik
Einsparung Fläche für Stecker
Footprint bzw. Lötpunkte
Besste Verdrahtungssicherheit
Perfekte Testbarkeit
Bessere Signalintegrität
07.05.2014 Seite 8 von 30 www.we-online.de
Systemvergleich: gewinkelter Stecker versus FR4 Semiflex
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Fertigungsablauf FR4 Semiflex Multilayer 8 Lagen
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Fertigungsablauf FR4 Semiflex Multilayer 8 Lagen
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Fertigungsablauf FR4 Semiflex Multilayer 8 Lagen
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Fertigungsablauf FR4 Semiflex Multilayer 8 Lagen
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Es folgt eine
Für eine möglichst eindeutige Benennung von Aufbauten verwenden
wir eine logische Struktur ähnlich Starrflex.
Was meinen Sie:
Wie ist unsere Nomenklatur eines FR4 Semiflex Multilayers mit
- 8 Lagen und davon
- 1 Kupferlage im Biegebereich auf TOP und
- 1 Kupferlage im Biegebereich auf Bottom?
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Designprozess
Unsere Idee vom
Systemhaus:
07.05.2014 Seite 15 von 30 www.we-online.de
Designregeln, Lagenaufbau
WE Designregeln immer aktuell im Internet
Ungünstig: Kupferfreie Fläche, kleine Außenradien
Gut: Biegebereich gleichmäßig mit Kupfer belegt,
großer Außenradius
Lagenaufbau: Vorschlag von WE anfragen!
07.05.2014 Seite 16 von 30 www.we-online.de
Designregeln, Lagenaufbau
Biegerichtung beachten
S-förmige Biegung durch 2 Biegebereiche!
Lagerwirkung optimieren
07.05.2014 Seite 17 von 30 www.we-online.de
Biegeradien, Biegewinkel, Biegebereichslänge
Minimaler Biegeradius R bei Biegebereich…
– 1-lagig: standardmäßig 5mm (zum Vergleich: Starrflex 1mm)
– 1-lagig mit speziell angepasstem Multilayer Aufbau: 4mm
– 2-lagig: nach Absprache (stark abhängig vom Aufbau)
Anzahl Biegezyklen: typisch 10 bei minimal erlaubtem Biegeradius
Biegebereichslänge L
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FR4 Semiflex: Vorbiegen und Befestigung
Definierte Vorformung vor der Montage!
Montage auf
Kunststoffgehäuse:
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Design: Hinweise und Tipps
Gliederkette – reduzierter Fräsaufwand
– einzelnes Segment nur wenig gebogen!
Große 180° Bereiche ersetzen durch 2 x 90° mit starrem Zwischenteil
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Cost- / performance-“ Vergleich: FR4 Semiflex zu Kabelbaum
Kosten
Performance
07.05.2014 Seite 21 von 30 www.we-online.de
Cost- / performance-“ Vergleich: FR4 Semiflex zu Starrflex
Kosten
Performance
07.05.2014 Seite 22 von 30 www.we-online.de
Es folgt eine
Worin sehen Sie persönlich das größte Potenzial durch
einen Umstieg von Kabelbaum auf FR4 Semiflex?
Mehrfachnennungen sind möglich!
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Anwendungsbeispiele
Meßtechnik Hydraulikantrieb
Alte Lösung!
07.05.2014 Seite 24 von 30 www.we-online.de
Anwendungsbeispiele
Die Platine… …bestückt… …eingebaut
Meßtechnik Hydraulikantrieb
07.05.2014 Seite 25 von 30 www.we-online.de
„TPC84“ Touchscreen Bediengerät mit Ethernet / TCP/IP Anbindung
Anwendungsbeispiele
07.05.2014 Seite 26 von 30 www.we-online.de
Anwendungsbeispiele
Applications:
Groundwater exploration,
geotechnical investigation,
monitoring of dams and dikes,
environmental studies,
geological survey,
mineral prospecting,
archaeology,
detecting of cavities and buried
objects,
underwater, marine, borehole
and cross-hole measurements.
Switchbox 12 x 13
07.05.2014 Seite 27 von 30 www.we-online.de
Anwendungsbeispiele
Switchbox 12 x 13
07.05.2014 Seite 28 von 30 www.we-online.de
Anwendungsbeispiele
Switchbox 12 x 13
07.05.2014 Seite 29 von 30 www.we-online.de
Ausblick
In Entwicklung: Biegebereiche 3-lagig
„Power“ Semiflex:
– Kombination mit geschweißten WIRELAID Drähten
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