3D-gedruckte Leiterplatten: drei Technologien, drei Beispiele (Teil 2)

Die semiflexible Leiterplattenkonstruktion ist zweimal um 90° gebogen und trägt 195 elektrische Anschlüsse über die beiden semiflexiblen Bereiche.
Die semiflexible Leiterplattenkonstruktion ist zweimal um 90° gebogen und trägt 195 elektrische Anschlüsse über die beiden semiflexiblen Bereiche.

Semiflex-Leiterplatte: die preisgünstige Alternative zu Starrflex

Semiflex gilt als kostengünstige Alternative zur Starrflex-Technologie. Das Fehlen von Flexfolien senkt den Preis, reduziert aber auch die Biegeeigenschaften. Die beweglichen Bereiche entstehen hier durch Tieffräsen in der FR4-Leiterplatte, die Restdicke beträgt nur noch ca. 150 µm. Die Leiterplatte ist daher in diesem Bereich zusammen mit den darauf platzierten Leiterbahnen und dem über die Leiterbahnen aufgebrachten Flexlack bzw. der Deckfolie biegbar. Im Gegensatz zur Starr-Flex-Technik muss der Biegeradius mindestens 5 mm betragen. Die Semiflex-Struktur ist gut geeignet für statische Biegebeanspruchung bei Montage und Installation. Im einfachsten Fall kann ein Teil der Leiterplatte nach der Montage gebogen und in dieser Position beim Einbau in den Schaltschrank fixiert werden.

Ein Beispiel für diese Technologie ist der neu entwickelte Prüfstand der Firma LSP Innovative Automotive Systems für den Automobilbereich. Dieser Prüfstand wird für die elektromotorische Ansteuerung der 16 Gaswechselventile eines Forschungsverbrennungsmotors eingesetzt. Aus Montage- und Platzgründen ist die Steuereinheit von vier Ventilen eines Zylinders zu einem U-förmigen Modul zusammengefasst. Prüfstandsmesssignale werden im mittleren Teil der Platine erfasst und müssen auf die Seitenflügel verteilt werden. Da eine Lösung mit Steckverbindern für den zur Verfügung stehenden Bauraum zu groß war, entschied man sich für die Semiflex-Technologie als die geeignetste und kostengünstigste Leiterplattentechnologie.

Im flachen Zustand misst die Semiflex-Leiterplatte 413 mm x 276 mm und besteht aus sechs Lagen mit je 70 µm Kupfer. Die bei der Montage um 90° zu biegenden Bereiche haben eine Länge von 8,5 mm und die Gesamtbreite aller Biegebereiche beträgt 426 mm. Über die vier teilflexiblen Bereiche werden insgesamt 195 Leiterbahnen verlegt. Zweimal um 90° gebogen, benötigt die Leiterplatte im bestückten Zustand nur ein Volumen von 175 mm x 67 mm x 276 mm. Die Stromführung zu den Leistungskomponenten und sogar die Wärmeableitung konnte mit eingebetteten Kupferprofilen auf derselben Leiterplatte realisiert werden.

3D-gedruckte Leiterplatten: drei Technologien, drei Beispiele (Teil 1)

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