Wesentliche Anleitung zur Verstärkung von FPC gegen Riss

Flexible Printed Circuits (FPCs) werden in der modernen Elektronik wegen ihrer Fähigkeit, in kompakte, gekrümmte Räume zu passen, weit verbreitet, aber ihre Flexibilität birgt ein großes Risiko: Reißen.Jüngste Studien zeigen, daß bei etwa 50% aller FPC-Fehler das Reißen verantwortlich ist.. Um FPCs stark und zuverlässig zu halten, sind eine Verstärkung mit Stärkungsmitteln, die Verwendung hochwertiger Klebstoffe, die Einhaltung angemessener Handhabungsverfahren und die rasche Behebung von Schäden von entscheidender Bedeutung.Dieser Leitfaden beschreibt alles, was Sie wissen müssen, um FPC-Riss zu verhindern und ihre Lebensdauer zu verlängern.

Wichtige Erkenntnisse
1.FPCs mit Stärkungsmitteln und starken Klebstoffen in der Nähe von Biegen und Verbindungen verstärken, um Risswiderstand zu gewährleisten.
2.Die Regeln für den Biegeradius (basierend auf der FPC-Schichtzahl) streng beachten, um Risse oder Schichttrennungen zu vermeiden.
3.FPC an den Kanten zu behandeln, in trockenen, antistatischen Umgebungen zu lagern und anfällige Bereiche nicht zu belasten.
4.Regelmäßige Inspektionen auf Risse, aufgehobene Pads oder lose Komponenten durchführen, um Probleme frühzeitig zu erkennen.
5- Reparatur von kleinen Rissen durch Lötung, Drahtverpackung oder leitfähiges Epoxid; bei schweren Schäden sollten Sie sich an Experten wenden.

FPC-Typen und Schwachstellen

Gemeinsame FPC-Strukturen
FPCs werden nach ihren Flexibilitätsbedürfnissen und Schichtzahl kategorisiert, wobei jede einzelne ihre eigenen Stärken und Anwendungsfälle aufweist:

Nach Anzahl der Kupferschichten:

a.Einfach-FPC: Kupferfolie auf einer Seite; einfach, kostengünstig, ideal für Grundkreise.
b.Doppelschicht-FPC: Kupfer auf beiden Seiten (mit Abdeckungsschichten); geeignet für komplexere Verkabelungen.
c. Mehrschichtige FPCs: Stapelte Einzel-/Doppelschichten; für Hochdichte-Schaltungen (z. B. Medizinprodukte) verwendet.

Die Auswahl der Kupferfolie beeinflusst auch die Haltbarkeit:

a.Gewälztes gegrilltes (RA) Kupfer: flexibler, knackfest, ideal für dynamische FPC.
b.Elektrolytische Ablagerung (ED) Kupfer: Steifer, anfälliger für Bruch bei wiederholtem Biegen ◄ besser für statische FPC.

Tipp: Verwenden Sie gekrümmte Routen und Tränendropfen, um die Belastung gleichmäßig zu verteilen und so das Risiko zu verringern, dass sich die Verbindungsstellen zerreißen.

Stressgefährdete Bereiche
FPC versagen zuerst in Bereichen, die Belastung, Hitze oder schlechte Handhabung ausgesetzt sind.

1Delamination/Risse: Verursacht durch wiederholtes Biegen oder ungleichmäßiges Erhitzen (Schichten trennen oder spalten).
2- Kratzer/Oxidation: Oberflächenschäden durch raue Handhabung oder Luftbelastung (schwächt Kupferspuren).
3.Komponentenfehlstellung: Fehl abgestimmte Teile erzeugen Druckpunkte, die zu Reißen führen.
4.Lötfehler: Zu wenig Löt oder Lötbrücken schwächen Verbindungen und machen sie anfällig für Bruch.
5.Thermische Belastung: Heizungs-/Kühlzyklen (z. B. beim Löt) Rissspuren oder Schälen.
6.Adhäsionsfehler: Eine schlechte Bindung zwischen den Schichten verursacht Peeling, insbesondere in der Nähe von Biegen.
7.Dielektrischer Ausfall: Hohe Spannung beschädigt die Isolierung, was zu Kurzschlüssen und Spurenversagen führt.

Diese Probleme lassen sich durch visuelle Untersuchungen (Vergrößerungsglas), Röntgenstrahlen (für versteckte Schichtschäden), Biegetests (Simulation des realen Gebrauchs) und Thermozyklusprüfungen (Prüfung der Wärmebeständigkeit) erkennen.

Verstärkungsmaterialien

Verstärkeroptionen
Verstärker verleihen anfälligen FPC-Bereichen (z. B. Biegen, Steckverbinder) strukturelle Unterstützung.

Wichtige Tipps:

1.Verwenden Sie FR4 oder Stahlverstärker in der Nähe von Lötverbindungen, um Beugen beim Lötvorgang zu verhindern.
2.PI-Verstärker für bewegliche Teile (z.B. Klapptelefonscharniere) wählen.
3Vermeiden Sie FR4 in feuchten Umgebungen: Es absorbiert Wasser und schwächt die Haftung im Laufe der Zeit.

Klebstoffe und Anhänge
Starke Klebstoffe sorgen dafür, dass Steifungsmittel auch bei Biegen oder Hitze an FPC bleiben.

Hinweis: Die meisten FPC benötigen Klebstoffe mit einer Schälfestigkeit von mehr als 3 N/cm, um eine Trennung zu vermeiden.Verwendung von tesa® 8857 für Aluminiumverstärker und Polyimid-FPC).

Anwendung von Stärkungsmitteln

Vorbereitungsmaßnahmen
Eine ordnungsgemäße Vorbereitung sorgt dafür, dass sich die Stärkungsmittel fest an den FPC-Anforderungen anpassen:

1FPC-Schichten fertigstellen: Vor dem Hinzufügen von Stärkungsmitteln die Grundschichten (Kupfer, Dielektrik) des FPC vervollständigen.
2.Auswählen von Stärkungsmaterial: Entsprechen Sie Ihrem Anwendungsfall (z. B. PI für dynamische Biegen, FR4 für das Löten).
3Präzisionsschnitt: Verwenden Sie das Laserschneiden für exakte Formen. Glatte Kanten verhindern Spannungspunkte und sorgen für eine enge Passform.
4Oberflächenvorbereitung: Die Oberfläche des Stärkungsmittels (z. B. Aluminium aus Sand leicht) wird gereinigt oder geroht, um den Klebstoff zu verbessern.
5.Ausrichtungskontrollen: Bestätigen Sie, dass die Verhärterlöcher/Kanten mit dem FPC-Layout übereinstimmen (Fehlstellung verursacht Belastungen).

Anschlussverfahren
Wählen Sie eine Befestigungsmethode anhand der Festigkeitsbedürfnisse und der Wiederverwendbarkeit:

1.Klebstoffbindung: Verwenden Sie Acryl-/Epoxykleim; für eine ordentliche, gleichmäßige Abdeckung werden abgeschnittene Klebstoffformen verwendet.
2.Lötung: Verwenden Sie Lötpaste für Metallverhärter (Aluminium/Stahl); Wärme kontrollieren (Vermeiden Sie Schäden an FPC-Schichten). Am besten für hochfeste, hitzexponierte Bereiche.
3.Press-In: Metallverstärker mit Press-Fit-Tabs, die in FPC-Löcher eingeschlossen sind; wiederverwendbar (einfach zu entfernen für Reparaturen).
4Klemmen/Schrauben: Metallklemmen oder kleine Schrauben halten die Verstärker an Ort und Stelle.

Trimmen und Veredeln
1Überschüssiger Stäubungsmittel: Verwenden Sie Laserschneider oder scharfe Werkzeuge, um Überhang zu entfernen. Scharfe Kanten können FPC reißen oder nahegelegene Komponenten beschädigen.
2.Glaue Kanten: Schleif- oder Sandschleifstellen, um eine Konzentration von Spannungen zu verhindern.
3.Gefährdungen überprüfen: Auf freie Bereiche achten (verwenden Sie eine Lupe); bei Bedarf erneut Kleber auftragen.
4Reinigen: Staub oder überschüssigen Klebstoff mit Isopropylalkohol abwischen, um eine Kontamination zu vermeiden.

Verhinderung des Reißens von FPC
Tränenschutzmittel
Tränenschutzmittel dienen als "Schild" für stark belastete Bereiche und verhindern die Ausbreitung von Rissen.

a.Zusätzliche Schichten: Polyimid-, Glastuch- oder Aramidfaserschichten an die inneren Kurven oder Ecken hinzufügen.
b.Stressentlastungslöcher/Schlitze: Kleine Löcher oder Schlitze an den Ecken bohren, um die Kraft zu verteilen (scharfe Belastungsstellen werden vermieden).
c.Rundene Ecken: Scharfe 90-Grad-Ecken durch Kurven ersetzen. Dadurch wird die Belastung gleichmäßig verteilt und das Risiko eines Reißens um bis zu 40% verringert.

Richtlinien für den Biegeradius
Der Biegeradius (die kleinste Kurve, die ein FPC ohne Schaden bewältigen kann) ist von entscheidender Bedeutung.

Tipps:

1.Legen Sie die neutrale Achse (Mitte des FPC-Stacks) in der Mitte, um die Biegungsspannung zu reduzieren.
2.Vermeiden Sie Kreuzungsspuren über hoch biegliche Gebiete.
3.Verwenden Sie für dynamische FPCs gerolltes gegrilltes Kupfer (RA), das besser gegen Müdigkeit bestand ist als elektrolytisches Kupfer.

Best Practices in der Anwendung
Eine schlechte Handhabung ist eine der Hauptursachen für FPC-Risse.

1.Halten Sie an den Kanten fest: Berühren Sie niemals die Mitte des FPC (vermeidet Biegen oder Fingerabdruckkontamination).
2Aufbewahrung: FPC in trockenen, temperaturstabilen Umgebungen (40~60% Luftfeuchtigkeit, 15~25°C) in antistatischen Beuteln aufbewahren.
3- Montage-Pflege:
An den Verbindungsenden wird eine Dehnungsminderung (Stiffener/flexibler Klebstoff) hinzugefügt.
Verwenden Sie keine Durchläufe, Pads oder Komponenten in Biegebereichen.
Bei Spuren sind große Winkelradien (≥ 1 mm) zu verwenden.
4.Vormontagekontrollen: Vor der Montage auf Risse, aufgerissene Pads oder Delaminationen achten.
5.Simulationswerkzeuge: Verwenden Sie Software (z. B. ANSYS) zur Prüfung der FPC-Bekehrung in virtuellen Umgebungen

Reparatur von FPC-Risse
Kleine Risse können mit DIY-Methoden behoben werden; schwerwiegende Schäden erfordern professionelle Hilfe.

1. Schabeln und Lötung (kleine Spuren/Padbrüche)
Am besten bei geringfügigen Schäden (z. B. Rissspuren, aufgehobenes Pad) Werkzeuge benötigt: Löten, Fluss, Lötendraht, Pinzette, Vergrößerungsglas, Isopropylalkohol.

a.Diagnose: Verwenden Sie ein Multimeter, um nach Bruchspuren zu suchen; prüfen Sie mit einer Vergrößerung auf Risse.
b.Vorbereiten: Das Gerät zerlegen, den beschädigten Bereich mit Isopropylalkohol reinigen und trocknen lassen.
c.Kupfer entblößen: Schab die Lötmaske sanft ab (mit einem scharfen Messer), um die Kupferspuren zu enthüllen, ohne die Spuren zu schneiden.
d.Strache aus Zinn: Flüssigkeit aufgetragen und dann mit einem Lötungsstück eine dünne Lötungsschicht auf das freiliegende Kupfer gelegt.
e. Reparatur: Löt ein kleines Kupferstück (aus einem Ersatz-PCB) über den Bruch (Lap-Gelenk für die Festigkeit).
f.Prüfung: Reinigung mit Alkohol, Verwendung eines Multimeters zur Kontrolle der Kontinuität, anschließende Neuaufstellung und Überprüfung der Funktion.

2. Reparaturen von Drahtverpackungen/Überschneidungen (große Lücken)
Bei größeren Schäden (z. B. fehlendem Spurenabschnitt).

Wire-Wrap: Verwenden Sie einen dünnen Sprungdraht (28 ′′ 30 AWG), um die beiden Enden der gebrochenen Spur zu verbinden. Streifen, Zinn und löten Sie den Draht an das Kupfer; isolieren Sie mit Kapton-Band.
Überlappung: Schneiden Sie ein dünnes Kupferband ab, legen Sie es über die Brüche (die beide Enden bedeckt), löten Sie es und isolieren Sie es.

3. Leitfähige Epoxy-/ZEBRA-Streifen (flexible/schweißfreie Reparaturen)
Leitfähiges Epoxy: Gemischt nach den Anweisungen, auf kleine Bruchstücke mit einem Zahnstocher aufgetragen und 24 Stunden gehärtet.
ZEBRA-Streifen: Flexible, leitfähige Streifen zur Reparatur von Steckplatten.

Vergleich der Reparaturmethode

Warnung: Bei schweren Delaminationen oder Schäden an der inneren Schicht sollten Sie sich an einen Fachmann wenden.

Tipps für eine langlebige Gestaltung

Verstärkungsplatzierung
Verhärten Sie schwache Stellen: Fügen Sie Verhärter in der Nähe von Biegen, Steckverbindern und schweren Bauteilen (z. B. Chips) hinzu.
Komponentenroutierung: Teile aus den Bereichen mit hoher Biegung entfernen; zwischen Komponenten und Biegen 2 ∼ 3 mm Lücken lassen.
Material-Matching: Verwenden Sie Polyimid für flexible Schichten, FR4 für statisch steife Bereiche. Vermeiden Sie das Mischen inkompatibler Materialien (verursacht thermische Belastung).

Gleichgewicht zwischen Flexibilität und Stärke
Kupferwahl: Bei dynamischen FPCs wird RA-Kupfer verwendet; bei statischen FPCs wird ED-Kupfer verwendet.
Vergrößern Sie die Spuren in der Nähe von Kurven (≥ 0,2 mm), um die Belastung zu verbreiten; vermeiden Sie scharfe Kurven.
Schicht-Symmetrie: Schichten gleichmäßig um die neutrale Achse herum bauen, um Verformungen zu verhindern.
Klebstoffauswahl: Für flexible, ermüdungsbeständige Bindungen verwendet man Polyimidklebstoff.

Kosten und Wartung

Kostenwirksame Entscheidungen
Verstärker: Verwenden Sie Polyimid (kostengünstig, flexibel) anstelle von FR4/Metall für nicht-heizbare Bereiche; PET für grundlegende Schaltungen.
Klebstoffe: Wählen Sie Tesa® 8857-Band (bezahlbar, hitzebeständig) gegenüber speziellen Epoxide.
Massenbestellung: Kaufen Sie Stärker/Klebstoffe in großen Mengen, um die Kosten pro Einheit zu senken.
Standardgrößen: Vermeiden Sie maßgeschneiderte Steifungsformen. Standardgrößen sparen Design- und Schneidkosten.

Inspektion und Wartung
Regelmäßige Überprüfungen: Überprüfen Sie monatlich (oder vor dem Gebrauch) auf Risse, aufgezogene Pads und lose Steckverbinder.
Aufbewahrung: FPCs in antistatischen Beuteln, fern von Feuchtigkeit und extremen Temperaturen.
Schnelle Reparaturen: Kleine Risse sofort reparieren - Verzögerungen führen zu größeren, teureren Schäden.

Häufig gestellte Fragen
1Was ist der wirksamste Weg, FPC-Riss zu verhindern?
Kombination von Stärkungsmitteln (PI/FR4) in der Nähe von Biegen/Anschlüssen, strikte Einhaltung der Regeln für den Biegeradius und schonende Handhabung, wodurch das Risiko eines Reißens um über 60% verringert wird.

2Kann ich ein zerrissenes FPC zu Hause reparieren?
Ja, kleine Risse können mit Löten, Drahtwicklung oder leitfähigem Epoxid repariert werden.

3Wie oft sollte ich die FPCs überprüfen?
Monatlich für regelmäßige Verwendung überprüfen; vor jeder Verwendung für kritische Geräte (z. B. medizinische Ausrüstung).

4Welches Steifungsmaterial ist am besten für Klapptelefone geeignet?
Polyimid® ist flexibel und kann Tausende von Biegen bewältigen, und es widersteht Verschleiß durch wiederholtes Falten.

Schlussfolgerung
FPC-Riss ist ein vermeidbares Problem, mit der richtigen Verstärkung, Handhabung und Konstruktion können Sie die Lebensdauer von FPC um das 2-mal verlängern.

a.Reinforcer Smartly: Verwenden Sie Stärkungsmittel (PI für dynamische Bereiche, FR4 für das Löten) und hochfeste Klebstoffe, um anfällige Stellen zu stützen.
b.Vermeidung von Schäden: Befolgen Sie die Regeln für den Biegeradius, handhaben Sie FPC an den Kanten und lagern Sie in trockenen, antistatischen Umgebungen.
c. Früher reparieren: Kleine Risse mit Löt oder Epoxid reparieren, bevor sie sich ausbreiten; für schwere Schäden sollten Sie sich an Experten wenden.
d.Design für Langlebigkeit: Gleichgewicht zwischen Flexibilität und Festigkeit mit RA-Kupfer, gekrümmten Spuren und symmetrischen Schichten.

Durch die Integration dieser Praktiken in Ihre FPC-Konstruktions- und Wartungsroutine,Sie werden Schaltkreise schaffen, die den Anforderungen moderner Elektronik standhalten, von Klapptelefonen bis hin zu Industriemaschinen, und gleichzeitig kostspielige Ausfälle vermeiden..Weitere Hinweise finden Sie in der Norm IPC-2223 oder bei FPC-Materiallieferanten für maßgeschneiderte Lösungen.