Flexible Printed Circuit
Flexible Leiterplatten (FPC: Flexible Printed Circuit) gewinnen zunehmend an Bedeutung. Bereits in den 1950er Jahren erfunden, fanden sie ab den 1980er Jahren kommerziell breitere Anwendung. Im Gegensatz zu herkömmlichen, starren Leiterplatten besteht die isolierende Schicht, die die Leiterbahnen und weiteren Schaltelemente aufnimmt, nicht aus Hartkunststoffen, sondern aus flexiblen Folien – meist aus Polyimiden. Dieses Material überzeugt durch hohe Hitzebeständigkeit (bis 230 °C, kurzzeitig bis 400 °C), geringe Ausgasung, hohe Strahlungsbeständigkeit und exzellente Isolierfähigkeit – ideale Eigenschaften für flexible Leiterplatten.
Vorteile von flexiblen Leiterplatten
Der Hauptvorteil von FPCs liegt in ihrer Biegsamkeit und ihrem geringen Formfaktor. Dadurch ermöglichen sie kompaktere Bauweisen und eignen sich besonders für Anwendungen mit begrenztem Bauraum oder komplexen Geometrien. Zudem können sie in mehreren Schichten zu einer Schaltung zusammengefasst werden (Multilayer) – auch in Kombination mit starren Lagen (sogenannte starrflexible Leiterplatten).
Trotz dieser Vorteile haben flexible Leiterplatten auch Herausforderungen: Im Vergleich zu herkömmlichen (starren) Lösungen sind FPCs deutlich teurer und empfindlicher, können also leichter beschädigt werden. Diese Eigenschaften erfordern spezielle Prüfansätze.
Typische Einsatzbereiche flexibler Leiterplatten:
- 3C-Industrie (Computer, Communication, Consumer Electronics): Verwendung in Smartphones, Tablets, Wearables, Kameras und Kopfhörern – überall dort, wo Platzersparnis und Flexibilität gefragt sind.
- Automobiltechnik: Einsatz in Lenkradsteuerungen, Airbags, Sensorik und Lichttechnik moderner Fahrzeuge.
- Medizintechnik: Verwendung in tragbaren Geräten und Implantaten, die Miniaturisierung und Flexibilität erfordern.
- Industrieelektronik: Anwendungen in Maschinen und Geräten, bei denen kompakte und flexible Designs gefragt sind.
Herausforderungen bei der Kontaktierung von FPCs
Die Flexibilität von FPCs erschwert eine präzise und reproduzierbare Kontaktierung der Testpunkte. Aufgrund ihrer geringen Materialstärke (< 0,5 mm) müssen gefederte Kontaktstifte so konzipiert sein, dass sie die Testpunkte zuverlässig kontaktieren, ohne die Leiterplatten zu beschädigen – insbesondere durch eine zu hohe Federkraft oder aggressive Kopfformen.
Besonders herausfordernd sind:
- Hohe Kontaktpunktdichte: Viele Testpunkte auf kleinem Raster (beispielsweise 16 Testpunkte in einem Raster von nur 0,5 mm) erfordern spezielle Kontaktierlösungen.
- Multilayer-FPCs: Durchdringt der Kontaktstift die äußere Schicht, kann er ungewollt darunterliegende Layer berühren, was zu Kurzschlüssen oder Funktionsausfällen führt.
- Individuelle Prüfadapter: Die Herstellung spezieller Prüfadapter ist oft zeit- und kostenintensiv, insbesondere wenn FPCs aus verschiedenen Winkeln kontaktiert werden müssen, weil sie bereits mit anderer Elektronik verbunden sind.
Goldfinger-Technologie für sichere Kontaktierung
Um diese Herausforderungen zu meistern, bietet INGUN spezielle Lösungen für die Prüfung flexibler Leiterplatten: FPC-Kabel mit Goldfingern (Kontaktfingern). Diese lassen sich mit gefederten Kontaktstiften der Serien GKS-038, GKS-040 und GKS-069 prüfen. Die Kontaktierung erfolgt dabei versetzt auf den Kontaktflächen, sodass ein größeres Raster und mechanisch langlebigere Kontaktstifte genutzt werden können. Wichtig ist, dass die flexible Leiterplatte durch eine Führungsplatte im Prüfadapter gut zentriert wird.
OSP-Beschichtungen mühelos durchdringen
Eine besondere Herausforderung stellt die Kontaktierung von FPCs mit OSP-Beschichtung (Organic Surface Protection oder Organic Solderability Preservative) dar. Diese organische Schutzschicht verhindert die Oxidation von Kupferpads, erschwert jedoch die elektrische Kontaktierung. Goldbeschichtete Kontaktstifte scheiden hier aus, da das Gold mit der OSP-Beschichtung chemisch reagieren würden.
Für solche anspruchsvollen Prüfaufgaben hat INGUN SleeveProbe™ entwickelt:
- Präzise Kontaktierung in sehr kleinen Rastern (30 mil)
- Durchdringt Lötflussmittel und OSP-Beschichtungen
- Kontaktkraft von bis zu 3 N
- Haltbarkeit eines Standard-Kontaktstifts
