Sie haben das Zitat gesehen. Ein zweischichtiger Prototyp für ein tragbares Gerät kostet dreimal so viel wie eine entsprechende starre Platine. Bevor Sie sich an den Hersteller wenden, ist es hilfreich zu verstehen, woher der Kostenaufschlag kommt. Die kurze Antwort lautet: Die Kosten für flexible Leiterplatten spiegeln die Materialauswahl, die Prozesskomplexität und die Auswirkungen der Arbeit mit dünnen, forminstabilen Dielektrika auf die Ausbeute wider.
Bei CSNT-EMS in Dongguan führen wir die Ingenieurteams regelmäßig durch die Kostenaufschlüsselung für Dünnschaltungsbaugruppen. Das Gespräch beginnt normalerweise mit dem Basismaterial.
Die Basismaterialprämie: FCCL-Preisdynamik
Flexibles kupferkaschiertes Laminat (FCCL) kostet aus zwei Gründen mehr als starres FR4. Erstens sind Polyimidharzsysteme (PI) von Natur aus teurer als die Epoxidmischungen, die in standardmäßigen starren Platten verwendet werden. Zweitens halten FCCL-Lieferanten geringere Mengen aufrecht, wodurch die Stückpreise höher bleiben.
Eine typische Spezifikation wie Panasonic R-F777 PI-basiertes FCCL mit einer Dicke von 50-Mikrometern für flexible Leiterplattenkonstruktion liegt deutlich über dem Äquivalentgewicht von FR4. Wenn Ihr Design R-F775 mit VLP-Kupfer (Very Low Profile) für Leiterbahnbreiten von 0,1 mm erfordert, ist der Preissprung sogar noch steiler, da VLP-Kupfer eine präzisere Elektroabscheidungssteuerung erfordert.
Wenn Ihre Baugruppe Hochfrequenzsignale überträgt, können Sie sich für DuPont Pyralux AK entscheiden, das DK 3,4 und Df 0,004 für kontrollierte Impedanz bietet. Diese Leistung hat ihren Preis: Pyralux AK kostet in der Regel 40 bis 60 Prozent mehr als Standard-PI FCCL.
Flexibles PCB-Material auf PET--Basis liegt am unteren Ende des Kostenspektrums, funktioniert aber nur für Platinen, bei denen keine Reflow-Temperaturen auftreten. Eine auf PET-basierte Baugruppe kann 20 bis 30 Prozent teurer sein als vergleichbare starre Platinen, was sie für einseitige LED-Anwendungen attraktiv macht.
FCCL-Materialkosten-Vergleichstabelle nach Substrattyp
Prozesskostentreiber in der -Dünnschaltungsfertigung
Drei Prozessschritte sind für die größten Kostenunterschiede zwischen der Produktion flexibler und starrer Leiterplatten verantwortlich.
Für die Produktion flexibler Leiterplatten erfordert die Coverlay-Laminierung Hitze und Druck über die gesamte Leiterplattenfläche. Die halogenfreie Deckschicht Taiflex FHK0515- benötigt 170 bis 180 Grad Celsius und kontrollierten Druck, um eine Verbindung ohne Hohlräume herzustellen. Dieser Schritt erhöht die Platinenkosten im Vergleich zu einer starren Platine ohne zusätzliche Verklebung um 15 bis 25 Prozent.
Dünne FPC-Konstruktionen erfordern eine strengere Handhabung in der gesamten Produktionslinie. Platten aus dielektrischem Material knittern leicht und können sich dehnen, wenn sie im falschen Winkel gezogen werden. Hersteller müssen Leiterplatten mit langsameren Geschwindigkeiten betreiben und verwenden häufig spezielle Vorrichtungen, um die Dimensionsstabilität beim Ätzen und Plattieren aufrechtzuerhalten.
Die Qualitätsüberprüfung für FPC-Baugruppen umfasst dynamische Flex-Tests gemäß IPC-TM-650 Methode 2.4.9.1. Eine Baugruppe der Klasse 3 für ein medizinisches Gerät muss möglicherweise 100.000 Biegezyklen bei einem Biegeradius von 0,3 bis 0,8 mm überstehen. Die Durchführung dieses Tests erhöht die Prüfzeit und die Kosten.
Prozessflussdiagramm, das die Phasen der Deckschichtlaminierung und der Flextests zeigt
Kostenhierarchie der Oberflächenbeschaffenheit
ENIG auf dünnen flexiblen Leiterplattenkonstruktionen kostet in der Regel mehr als auf starren Leiterplatten, da das dünnere Substrat eine strengere Prozesskontrolle erfordert, um Verformungen während des Galvanisierungsbades zu vermeiden. Die Nickeldicke beträgt 3 bis 6 Mikrometer und die Golddicke 0,05 bis 0,125 Mikrometer. Der Prozess erhöht die Platinenkosten um 8 bis 12 Prozent.
OSP ist das wirtschaftlichste Finish, funktioniert aber nur, wenn die Platine einmal einem Reflow-Verfahren oder einer Handmontage unterzogen wird. Wenn Ihre Produkt-Roadmap mehrere Montagephasen umfasst, übersteht OSP die thermische Belastung möglicherweise nicht.
Bei flexiblen Leiterplatten mit Goldfingerkontakten führt die Hartvergoldung zu den höchsten Endbearbeitungskosten, da für die dickere Beschichtung zusätzliche Zeit für die Beschichtung benötigt wird. Diese Ausführung ist Platinen mit ZIF-Anschlüssen oder anderen Steck--und-Anforderungen an die Steckverbindung vorbehalten.
Was Sie kontrollieren können: Designoptionen, die die Kosten senken
Bestimmte Designentscheidungen verhindern, dass die Kosten für dünne Schaltkreise in die Höhe schnellen. Geben Sie für jedes Flex-PCB-Design die breitesten Leiterbahnen und Abstände an, die Ihre Anwendung tolerieren kann. Jede Reduzierung der Mindestgeometrie um 25-Mikrometer verkleinert die Prozessfenster und erhöht die Ausschussquote. Bei flexiblen PCB-Designs verwenden Sie PI nur dort, wo sich die Platine tatsächlich biegen lässt. Für starre Abschnitte kann manchmal kostengünstigeres PET oder sogar Standard-FR4 in einem Starr-Flex-Hybriddesign verwendet werden.
Bei Prototypenmengen ist die Panelnutzung wichtiger als die Materialauswahl. Ein 10 x 10 Zentimeter großes Brett, das zu viert auf ein 500 x 500 Millimeter großes Paneel passt, kostet weniger pro Stück als das gleiche Brett im Einzelnutzen auf ein 250 x 250 Millimeter großes Paneel.
Wir haben Entwicklungsteams dabei geholfen, die Kosten für ihre flexiblen PCB-Prototypen allein durch Designoptimierung um 25 bis 35 Prozent zu senken. Bei flexiblen PCB-Projekten liegt der Schlüssel darin, Ihren Hersteller frühzeitig in die Layoutphase einzubeziehen, und nicht erst, nachdem die Gerbers eingefroren sind.
