Bei einer Starrflex-Leiterplatte liegt fast das gesamte Risiko auf einer einzigen Linie: dort, wo der starre Bereich endet und der flexible beginnt. Unsere Produktseite Starrflex-Leiterplatte formuliert das direkt — der praktische Unterschied zu einer konventionellen Mehrlagen-Leiterplatte liegt im Übergang zwischen starrem und flexiblem Bereich, weil dort zwei Materialien mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung und unterschiedlichem Feuchteverhalten aufeinandertreffen. Unser Design-Leitfaden für Starrflex nennt dieselbe Stelle eine Spannungskonzentrationszone und die ausfallgefährdetste Stelle der Baugruppe.
Daraus folgt eine Konsequenz, die in Anfragen regelmäßig fehlt: diese Linie muss in der Zeichnung stehen. Nicht als Wunsch, nicht als Beschreibung im Begleittext, sondern als bemaßte Geometrie mit Bezug. Der Grund ist nicht Formalismus, sondern die Arbeitsweise der Fertigung.
Dieser Beitrag behandelt ausschließlich diese wenigen Millimeter. Ob überhaupt Starrflex oder eine reine flexible Leiterplatte das richtige Konstruktionsprinzip ist, behandelt Starrflex oder Flex: Konstruktionsgrenzen. Regeln für die Leitungsführung im Biegebereich stehen in Leiterbahnführung und Biegebereichsregeln, die Materialauswahl für die Abdeckfolie in Coverlay- und Polyimid-Materialauswahl. Diese Punkte werden hier nicht wiederholt, sondern verlinkt.
1. Die Fertigung kennt Toleranzen, aber keine Absichten
Ein Fertigungsbetrieb liest Geometrie. Er liest keine Konstruktionsziele. Wenn in der Zeichnung nicht steht, wo die Übergangslinie liegt, kann die Fertigung nicht zurückrechnen, wo Sie sie haben wollten — und zwar aus einem einfachen Grund: an dieser Linie treffen drei voneinander unabhängige Fertigungsschritte zusammen, und jeder bringt seine eigene Toleranz mit.
Die Werte dazu stehen in unseren Fertigungstoleranzen, gültig nach den IPC-6012 Abnahmestandards:
- Leiterplattenkontur: ±0.005" (≈0,13 mm). Das ist die Außenkontur, also auch jede gefräste Kante, die einen Flexarm freistellt.
- Innenausschnitte: ±0.005" nicht durchkontaktiert, ±0.010" durchkontaktiert. Das betrifft jedes Fenster, das im starren Aufbau geöffnet wird, damit der flexible Bereich freiliegt.
- Lötstopplack-Passgenauigkeit: ±0.003", Tiefe ±0.005". Sie steht hier nicht als Coverlay-Toleranz, sondern als Hinweis darauf, dass jede aufgebrachte Schicht eine eigene Passgenauigkeit hat und nicht deckungsgleich mit der Kontur landet.
Legt man diese unabhängigen Werte gedanklich übereinander, ergibt sich ein Streuband, das mehrere Zehntelmillimeter breit ist. Wichtig zur Einordnung: das ist eine reine arithmetische Überlagerung veröffentlichter Standardtoleranzen und ausdrücklich keine von Sunking zugesagte Toleranz für die Übergangszone. Eine Toleranz für die Übergangszone veröffentlichen wir nicht, weil sie vom konkreten Aufbau abhängt und projektbezogen bestätigt wird.
Der Punkt ist ein anderer und er ist unabhängig von der genauen Zahl: wenn Ihre Konstruktion nur dann funktioniert, wenn die Linie genau an einer Stelle sitzt, dann muss diese Stelle bemaßt sein — sonst entscheidet die Toleranzüberlagerung und nicht Ihr Entwurf. Die Fertigung wird innerhalb ihrer Toleranzen korrekt arbeiten und trotzdem ein Teil liefern, das Ihre Absicht verfehlt. Das ist kein Fertigungsfehler. Das ist eine unvollständige Zeichnung.
2. Was die Zeichnung an dieser Stelle festlegen muss
Drei Angaben, die unabhängig voneinander sind und die keine aus der anderen ableiten kann.
Erstens: die Lage der Übergangslinie selbst. Bemaßt auf einen Funktionsbezug, nicht auf eine Nachbarkante, die selbst eine Toleranz trägt. Unsere Produktseite verlangt in der Unterlagenliste ausdrücklich die *Definition der starren und flexiblen Bereiche* — das ist genau diese Angabe, und sie ist nicht dasselbe wie die Außenkontur.
Zweitens: der Coverlay-Anschlag. Wie weit reicht die Abdeckfolie in den starren Bereich hinein? Unser Design-Leitfaden nennt die Richtung eindeutig: die Coverlay-Öffnung soll ein kurzes Stück in den starren Bereich hineinreichen und dort einen „Anker" bilden, der Delamination verhindert. Diese Überlappung ist funktional. Ein bündiger Abschluss genau auf der Übergangslinie wäre die schlechteste Lösung, weil dann die Toleranz beider Merkmale in dieselbe Naht fällt und die Schicht im ungünstigen Fall vor der Linie endet — genau dort, wo die Spannung am höchsten ist. Wir nennen hier bewusst keinen Millimeterwert: das Maß hängt vom Aufbau ab und wird in der technischen Prüfung bestätigt. Was in der Zeichnung stehen muss, ist, dass überlappt wird und worauf das Maß bezogen ist.
Drittens: die Versteifungsgrenze. Wo endet die Versteifung, und endet sie vor oder auf der Übergangszone? Eine Versteifung, die bis auf den Übergang reicht, verlegt die Biegung an ihre eigene Kante und erzeugt dort einen sehr kleinen, nicht spezifizierten Biegeradius. Wie eine Versteifung vollständig bemaßt wird — Funktion, Seite, Orientierung, geschlossene Kontur, Klebergrenze —, behandelt Versteifungen in der Zeichnungsprüfung. Für die Übergangszone zählt nur die eine Frage: Wo ist die Grenze, und ist sie so bemaßt, dass sie auch bei ungünstiger Toleranzlage nicht in die Zone hineinwandert?
Zusätzlich verlangt die Unterlagenliste auf der Produktseite Biegeradius und Biegerichtung. Beides ist für diese Linie relevant: die Richtung entscheidet, wie das Kupfer die Grenze queren muss. Der Leitfaden formuliert es als Regel — Kupferleiterbahnen senkrecht zur Biegerichtung über die Grenze führen, diagonale Überquerungen vermeiden, Tropfen und abgerundete Ecken setzen, rechtwinklige Leiterbahnführung vermeiden. Ohne Angabe der Biegerichtung ist „senkrecht" nicht definiert.
3. Wo die Grenze von „schwierig" nach „nicht herstellbar" kippt
Vier Situationen, in denen keine Prozessoptimierung mehr hilft, weil das Problem in der Geometrie liegt.
Durchkontaktierungen und Pads in der Zone. Der Leitfaden ist hier kategorisch: Durchkontaktierungen, Pads und Bauteile von der Biegelinie fernhalten, Durchkontaktierungen deutlich außerhalb des Flexbereichs platzieren. Eine Durchkontaktierung in der Spannungskonzentrationszone ist keine Fertigungsherausforderung, sondern eine geplante Bruchstelle. Dass sie sich herstellen lässt, ändert daran nichts.
Diagonale Querung der Grenze. Eine Leiterbahn, die schräg über die Übergangslinie läuft, konzentriert Spannung, und die Fertigung kann das nicht kompensieren. Es ist eine Layout-Eigenschaft.
Zu viele flexible Lagen an der falschen Stelle. Wir fertigen laut Produktseite 1–8 flexible Lagen — der Leitfaden empfiehlt allerdings, die Lagenzahl im Flexbereich zu minimieren und ein- oder zweilagig zu bevorzugen. Beides gilt gleichzeitig: 8 flexible Lagen sind im Rahmen der Spezifikation, aber sie sind kein guter Aufbau für eine eng gebogene Stelle. Die veröffentlichten ≥100.000 Biegezyklen gelten ausdrücklich für statische Montage und begrenztes dynamisches Biegen innerhalb der Designregeln; die tatsächliche Lebensdauer hängt von Biegeradius, Kupferdicke und Leiterbahnverlauf im flexiblen Bereich, von der Coverlay-Ausführung und davon ab, ob bei der Montage Torsion eingebracht wird. Ein dicker Flexaufbau an einer engen Biegung nutzt diese Spezifikation nicht aus.
Die Toleranzkette ist nicht geschlossen. Wenn die Übergangslinie auf die Außenkontur bemaßt ist, die Versteifung auf eine Bohrung und das Coverlay auf keinen definierten Bezug, dann existiert kein durchgehender Bezugsrahmen. Die Teile werden innerhalb der Einzeltoleranzen gefertigt und passen in der Baugruppe dennoch nicht zusammen. Das ist der häufigste und der am leichtesten vermeidbare Fall.
4. Warum die Werte der Flex-Seite hier nicht gelten
Eine Verwechslung, die sich lohnt auszuräumen. Auf unserer Seite Flexible Leiterplatte stehen 1–8 Lagen, PI als Basismaterial, 2mil minimale Leiterbahnbreite, Biegeradius ≥6× Leiterplattendicke, Kupferdicke 0,5oz–2oz und PI/PSA als Abdeckfolie.
Auf der Seite Starrflex-Leiterplatte stehen andere Werte: 2–20 starre Lagen, 1–8 flexible Lagen, 3mil minimale Leiterbahnbreite, 0,3–4,0 mm Enddicke, ≥100.000 Biegezyklen, Basismaterial FR-4+PI.
Die 2mil der Flex-Seite sind kein Starrflex-Wert, und der Faktor ≥6× ist auf der Starrflex-Seite nicht veröffentlicht. Für einen Starrflex-Aufbau ist 3mil die publizierte Angabe, und der Biegeradius wird projektbezogen geprüft — deshalb verlangt die Unterlagenliste, ihn anzugeben, statt ihn aus einer anderen Produktseite zu übernehmen. Wer für den Flexarm einer Starrflex-Leiterplatte mit 2mil und einem pauschalen Radiusfaktor rechnet, rechnet mit Werten eines anderen Aufbaus.
Für die Materialseite gilt dasselbe in der Sache: FR-4 im starren Bereich, Polyimid im flexiblen. Laut Produktseite unterscheiden sich beide in Wärmeausdehnung und Feuchteverhalten, weshalb Klebstoffauslegung und Laminierparameter im Übergangsbereich über die Zuverlässigkeit entscheiden. Endgültige Materialtypen, Klebstoffsystem und Abnahmekriterien werden in den Projektunterlagen bestätigt. Einen Überblick über die Materialklassen gibt die Materialübersicht.
5. Der Abnahmemaßstab gehört in die Zeichnung, nicht in die Rückfrage
Die Unterlagenliste auf der Produktseite nennt als letzten Punkt die *anzuwendenden Abnahmekriterien*. Das ist an der Übergangszone kein Nebensatz. Unsere veröffentlichten IPC-Abnahmeklassen sind IPC-6012 Class II und Class III; welche gilt, ist eine Angabe aus Ihrer Zeichnung oder Auftragsbestätigung und keine Annahme, die die Fertigung trifft. Die in den Fertigungstoleranzen gelisteten Standardwerte gelten nach IPC-6012, und engere Toleranzen sind auf Anfrage und nach Abstimmung mit dem Engineering-Team möglich — aber nur, wenn die Anforderung vor der Fertigung formuliert ist. Nach der Laminierung ist die Übergangszone nicht mehr zugänglich.
Unser Qualitätsrahmen dafür ist ISO 9001:2015 und IATF 16949:2016, beide zertifiziert durch DNV, dazu UL-Zulassungen ZPMV2.E326765 und ZPMV8.E326765. Wie die Prüfkette aufgebaut ist, steht auf der Seite Qualitätssicherung; die zugehörigen Fertigungsgrenzen fasst Fertigungsmöglichkeiten zusammen.
6. Kurzliste vor der technischen Prüfung
Für eine belastbare Herstellbarkeitsprüfung des Übergangs sind folgende Angaben erforderlich; sie entsprechen der Unterlagenliste auf der Produktseite, hier auf die Übergangszone zugeschnitten:
- Definition der starren und flexiblen Bereiche, bemaßt auf einen Funktionsbezug — nicht nur als Umriss erkennbar.
- Vollständiger Lagenaufbau einschließlich der Aufteilung starrer und flexibler Lagen. Die flexiblen Lagen verlaufen in der Regel durch die gesamte Leiterplatte, daher bestimmt die Aufteilung den Laminieraufbau und die Enddicke.
- Biegeradius und Biegerichtung, plus die erwartete Anzahl der Biegezyklen.
- Anforderungen an Coverlay und Versteifungen, mit Angabe der Überlappung in den starren Bereich und der Versteifungsgrenze.
- Gerber- oder ODB++-Daten sowie Bohr- und Konturdaten, damit Kontur, Innenausschnitt und Schichtlagen gemeinsam geprüft werden können.
- Anforderungen an die Oberflächenbehandlung, siehe Oberflächenbehandlung.
- Stückzahl, Nutzenaufbau und die anzuwendenden Abnahmekriterien.
Mit diesen Angaben lässt sich die Übergangszone projektbezogen bewerten, bevor Werkzeuge entstehen. Für die Einreichung nutzen Sie Angebot anfordern; eine Übersicht aller Leiterplattentypen finden Sie unter Produkte.
FAQ
Wie breit muss die Übergangszone sein?
Eine allgemeingültige Breite veröffentlichen wir nicht, weil sie vom Lagenaufbau, von der Aufteilung starrer und flexibler Lagen und von der Enddicke abhängt — und diese Enddicke liegt laut Produktseite im Bereich 0,3–4,0 mm, also über eine Spanne, in der eine einzige Zahl nichts aussagen würde. Was Sie festlegen müssen, ist nicht eine Breite aus einem Katalog, sondern die Lage der Übergangslinie in Ihrer Zeichnung, bemaßt auf einen Funktionsbezug. Die Breite der Zone ergibt sich dann aus Ihrem Aufbau und wird in der technischen Prüfung anhand von Gerber-/ODB++-Daten, Konturdaten und vollständigem Lagenaufbau bestätigt.
Kann die Fertigung die Übergangslinie festlegen, wenn die Zeichnung sie offenlässt?
Nein — nicht im Sinne Ihrer Konstruktionsabsicht. Die Fertigung arbeitet mit Geometrie und Toleranzen. An dieser Linie treffen Außenkontur (±0.005"), Innenausschnitt (±0.005" nicht durchkontaktiert, ±0.010" durchkontaktiert) und die Passgenauigkeit aufgebrachter Schichten zusammen, jeweils nach IPC-6012 Abnahmestandards und unabhängig voneinander. Ohne Bemaßung entscheidet die Lage innerhalb dieser Toleranzen, nicht Ihr Entwurf. Das Ergebnis kann innerhalb aller Einzeltoleranzen liegen und trotzdem in der Baugruppe nicht funktionieren.
Soll das Coverlay bündig an der Übergangslinie enden?
Nein. Unser Design-Leitfaden nennt die Richtung eindeutig: die Coverlay-Öffnung soll ein kurzes Stück in den starren Bereich hineinreichen und dort einen „Anker" bilden, der Delamination verhindert. Ein bündiger Abschluss ist die ungünstigste Variante, weil die Toleranzen beider Merkmale in dieselbe Naht fallen und die Schicht im ungünstigen Fall vor der Linie endet — genau in der Spannungskonzentrationszone. Den konkreten Millimeterwert der Überlappung bestätigen wir projektbezogen; in der Zeichnung muss stehen, dass überlappt wird und worauf das Maß bezogen ist.
Darf die Versteifung bis an die Übergangszone reichen?
Das ist genau der Fall, den die Zeichnung ausschließen sollte. Eine Versteifung, die bis auf den Übergang reicht, verlegt die Biegung an ihre eigene Kante und erzeugt dort einen sehr kleinen, nicht spezifizierten Radius. Bemaßen Sie die Versteifungsgrenze deshalb so, dass sie auch bei ungünstiger Toleranzlage nicht in die Zone hineinwandert. Die vollständige Bemaßungssystematik für Versteifungen — Funktion, Seite, Orientierung, geschlossene Kontur, Klebergrenze — behandelt Versteifungen in der Zeichnungsprüfung.
Gilt der Biegeradius ≥6× Leiterplattendicke auch für Starrflex?
Dieser Wert steht auf der Seite Flexible Leiterplatte und gehört zu einem reinen PI-Aufbau. Auf der Seite Starrflex-Leiterplatte ist er nicht veröffentlicht; dort sind 2–20 starre und 1–8 flexible Lagen, 3mil minimale Leiterbahnbreite, 0,3–4,0 mm Enddicke, ≥100.000 Biegezyklen und FR-4+PI angegeben. Übertragen Sie den Faktor also nicht — geben Sie Biegeradius und Biegerichtung in der Zeichnung an, damit der Aufbau des flexiblen Bereichs projektbezogen darauf geprüft werden kann. Dasselbe gilt für die 2mil der Flex-Seite: für Starrflex ist 3mil der publizierte Wert.
Was passiert, wenn in der Zeichnung keine Abnahmeklasse steht?
Dann fehlt eine Angabe, die die Fertigung nicht für Sie treffen kann. Unsere veröffentlichten IPC-Abnahmeklassen sind IPC-6012 Class II und Class III, und die Standardwerte in den Fertigungstoleranzen gelten nach IPC-6012. Engere Toleranzen sind auf Anfrage nach Abstimmung mit dem Engineering-Team möglich, aber nur vor der Fertigung: nach der Laminierung ist die Übergangszone nicht mehr zugänglich. Führen Sie die Klasse deshalb in der Zeichnung oder der Auftragsbestätigung mit.
Sind 8 flexible Lagen an einer engen Biegung zulässig?
Spezifiziert sind 1–8 flexible Lagen, das ist also innerhalb unserer Fertigungsgrenzen. Gleichzeitig empfiehlt der Design-Leitfaden, die Lagenzahl im Flexbereich zu minimieren und ein- oder zweilagig zu bevorzugen. Beides widerspricht sich nicht: die Spezifikation beschreibt, was gefertigt werden kann, die Designregel beschreibt, was an einer eng gebogenen Stelle sinnvoll ist. Die veröffentlichten ≥100.000 Biegezyklen gelten für statische Montage und begrenztes dynamisches Biegen innerhalb der Designregeln und hängen von Biegeradius, Kupferdicke, Leiterbahnverlauf, Coverlay-Ausführung und eingebrachter Torsion ab. Ein dicker Flexaufbau an einer engen Biegung nutzt diese Spezifikation nicht aus. Reichen Sie deshalb den vollständigen Lagenaufbau zusammen mit der Definition der Biegebereiche ein — Einstieg über Angebot anfordern.
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