20 Dinge, die Sie über flexible Leiterplatten wissen sollten

…ZUM DESIGN

• Vermeiden Sie Durchkontaktierungen und SMD-Bauteile in später gebogenen Bereichen.
• Planen Sie bei allen Pads (rechtwinklig und rund) Tear-Drops ein.
• Verlegen Sie parallele Leiterbahnen bei doppelseitigen flexiblen Platinen auf Top und Bottom versetzt zueinander.
• Vermeiden Sie rechtwinkliges Abbiegen von Leiterbahnen und runden Sie solche Stelle ab oder verlegen sie die Leiterbahnen in einem 45°-Winkel.

…ZUM MATERIAL

• Meistens wird Polymid oder Polyester eingesetzt. Polymid ist jedoch die qualitativ hochwertigere Variante, da sie temperaturbeständiger ist, eine höhere Spannungsfestigkeit (100 bis 240kV/mm) hat und eine bessere Formbeständigkeit besitzt. Der Nachteil ist jedoch, dass Polymid vergleichsweise teuer ist und viel Wasser aufnimmt (3-5%).
• Kapton und Polymid sind nicht dasselbe, obwohl sie oft als Synonyme verwendet werden. Ähnlich wie bei FR4 gibt es Unterschiede innerhalb der Materialfamilie. Die Firma DuPont verwendet Kapton als Handelsname für deren spezifisches Polymid.
• Auch flexible Leiterplatten haben eine Lötstopplage. Allerdings ist es kein Lack, sondern es handelt sich um eine gelbliche Folie.
• Kapton und Polymid sind nicht dasselbe, obwohl sie oft als Synonyme verwendet werden. Ähnlich wie bei FR4 gibt es Unterschiede innerhalb der Materialfamilie. Die Firma DuPont verwendet Kapton als Handelsname für deren spezifisches Polymid.
• Auch flexible Leiterplatten haben eine Lötstopplage. Allerdings ist es kein Lack, sondern es handelt sich um eine gelbliche Folie.

…ZUM AUFBAU

• Die Materialdicke ist üblicherweise zw. 50 und 75 µm inkl. Kupferschicht, Lötstoppfolie und möglichen Versteifungen an ausgewählten Stellen (Steckverbinder u.ä.). Es gibt aber auch flexible Leiterplatten mit einer Materialdicke bis zu 120 µm.

• Die Kupferlage ist kaum höher als 18 µm. Dickere Kupferschichten bis zu 35-70 µm sind zwar möglich, aber eher selten.

…ZUR HERSTELLUNG

• Auch für flexible Leiterplatten kann man mit allen sanften chemischen Verfahren der Leiterplattenfertigung arbeiten. Dazu gehört chemisch Zinn, chemisch Nickel-Gold (ENIG), chemisch Silber und OSP. HAL (Hot Air Leveling) ist jedoch nicht möglich.

• Für die Herstellung von flexiblen Leiterplatten können herkömmliche Maschinen der Leiterplattenfertigung eingesetzt werden. Allerdings müssen einige Anpassungen gemacht werden. Beispielsweise sind erheblich mehr und kleinere Förderrollen für den Transport notwendig.

• In der Serienfertigung wird meistens das Stanzverfahren angewendet. Möglich ist auch ein Fräsen. Diese Methode ist jedoch umständlich, da das flexible Leiterplattenmaterial dabei festgehalten werden muss und man es dazu auf einem Trägermaterial festkleben muss. Flexible Leiterplatten können auch mittels Laser geschnitten werden.

• Die meisten Hersteller von flexiblen, bzw. von Starrflex-Leiterplatten empfehlen vor der Bestückung die Leiterplatten mindestens eine Stunde bei Min. 105°C zu tempern. Damit werden eventuelle Feuchtigkeitsrückstände, die beim Löten zu Problemen führen können, behoben.

…ZUR HANDHABUNG

• In Biegebereichen ist es wichtig, dass das Kupfer dünner geätzt wird, damit die Flexibilität bestehen bleibt.

• Wenn man flexible Leiterplatten SMD bestückt, muss man darauf achten, dass die mechanische Belastung nicht zu gross wird, da sich die Einzelteile lösen könnten.

• Polymid Flex-Leiterplatten ohne Kleber vertragen eine maximalen Dauertemperatur bis ca. 200°C. Mit Kleber verringert sich die erlaubte Betriebstemperatur auf ca. 100°C. 

…ZUM EINSATZ

• Am häufigsten werden flexible Leiterplatten in den folgenden Bereichen eingesetzt: Automobiltechnik, Druckertechnik, IT & EDV, Kabelersatz, Luft- und Raumfahrt, Medizinaltechnik, mobile Telekommunikation, Roboter und Unterhaltungselektronik.

• Flexible Polymid-Folien werden insbesondere für HF-Schaltungen eingesetzt (kleberlos).

…ZU DEN VORTEILEN

• Platzersparnis

• Gewichtersparnis

• Kosteneinsparungen in der Serienfertigung, da Kabel gespart werden können und nicht aufwändig verlötet werden müssen.

Strategien im kurzlebigen Medtech-Markt

Auf keinem anderen Flecken der Erde tummeln sich so viele Medtech-Unternehmen wie in der Schweiz. Glaubt man den Zahlen von Schweizer-Medtch.ch erwirtschaften rund 1700 Unternehmen einen Umsatz von CHF 14 Mrd., also 3.2% des Schweizer BIPsund beschäftigen ca. 52k Mitarbeiter. Dabei wird der grösste Anteil der hergestellten Produkte (über CHF 10 Mrd.) ins Ausland exportiert und trägt mit 24 Prozent wesentlich zum Handelsüberschuss bei.  

Interessant ist dabei, dass nur 65% der Marktteilnehmer schwarze Zahlen schreiben. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass die Hersteller ca. 17% und die Zulieferer rund 11% Ihres Umsatzes in Forschung und Entwicklung investieren. Einerseits ist dies lobenswert und verstärkt die Wettbewerbsfähigkeit des Schweizer Wirtschaftsstandorts. Die Krux liegt jedoch in den immer kürzer werdenden Produktlebenszyklen. Mehr als die Hälfte des Umsatzes wird mit Produkten erzielt, die weniger als 3 Jahre auf dem Markt sind.

Die beste Strategie, um in diesem Markt erfolgreich zu sein, lautet sich auf seine Stärken zu fokussieren. Immer noch zu viele Unternehmen versuchen die gesamte Wertschöpfungskette zu steuern. Dies führt oft zu Verzettelung und hohen Fixkosten. Getreu nach dem Motto „Schuster bleib bei deinen Leisten“ sollten sich Medtech-Unternehmen deshalb vermehrt auf ihr Kernbusiness und zwar die Forschung konzentrieren. Das heisst, mindestens 5-10 Jahren in die Zukunft zu schauen und sich zu fragen, wie dem Patienten und dem Gesundheitswesen am besten geholfen ist.

Die Projektleitung für die Entwicklung und Produktion sollte wenn möglich zu einem möglichst frühen Zeitpunkt  einem kompetenten Partner in der Schweizer Zulieferindustrie übertragen werden. Hier gibt es diverse Unternehmen, welche dafür sorgen, dass das Endprodukt schnell Marktreife erlangt – auch etronics.

Kompetente Partner an der Seite zu haben, ist jedoch nur ein Erfolgsfaktor. Viel zu oft werden Innovationsprojekte zu wenig aus Marktsicht betrachtet. Was nützt es, das innovativste Produkt auf dem Markt zu haben, wenn sich hierfür keine Abnehmer finden lässt. Nicht wenige Male durften wir miterleben, dass die Absatzzahlen überschätzt wurden.

Noch bevor investiert wird, gilt es den Markt genau zu studieren. Hierzu gehört unter anderem eine genaue Einschätzung des Marktpotenzials, der Zahlungsbereitschaft und allfälliger Konkurrenzprodukte. Im besten Fall findet man Interessenten für das Endprodukt noch bevor ein Franken in Forschung und Entwicklung geflossen ist. Eine genaue Marktanalyse erschliesst Medtech-Unternemen den direkten Weg nach Rom und trägt dazu bei, den Return on Investment zu verbessern.

Reverse Engineering – Über Copycats und tatsächliche Innovation

Der Begriff Reverse Engineering ist nicht nur unter Ingenieuren negativ behaftet. Reverse Engineering wird mit Copycat gleichgesetzt. Unternehmen, die Reverse Engineering betreiben, wird mangelnde Innovation vorgeworfen. Aber ist Reverse Engineering tatsächlich der Antichrist, wie alle behaupten oder kann es auch als Chance für Innovation und zur Ankurbelung des Wettbewerbs verstanden werden?

Vereinfacht gesagt, geht es beim Reverse Engineering um die Nachkonstruktion eines physischen Produktes oder einer Software, indem die Struktur, die Zusammenhänge, die Verhaltensweisen zuerst auseinanderdividiert werden, um danach die Funktionsweise eines Systems anhand eines Planes besser zu verstehen. Das Ziel des Reverse Engineerings ist demnach Wissen oder Designinformationen zu extrahieren.

Wird Reverse Engineering im Rahmen eines Studiums  an einer Universität oder höheren Fachhochschule betrieben, wird es im Sinne eines grösseren Ganzen eingesetzt; nämlich die Nachwuchsfachkräfte zu befähigen und auf die Marktwirtschaft vorzubereiten. Reverse Engineering ist in diesem Fall mit Innovationen der Zukunft gleichzusetzen.

Wird Reverse Engineering jedoch von Unternehmen eingesetzt, um ein Konkurrenzprodukt in der Tiefe zu verstehen oder gar um eine Nachkonstruktion auf dem Markt zu verkaufen, sieht die Sache ein bisschen anders aus. In dem Fall ist man schnell in einer rechtlichen Grau- bis Dunkelzone. Die Grenzen zu Industriespionage und Produktpiraterie sind dabei fliessend.

Wie schlecht man sich davor schützen kann, ist mir beim neulichen Besuch der PCIM, einer Fachmesse für Leistungselektronik, aufgefallen. Als Schweizer Vertreter der Firmen EBG und DAU hatten wir die Möglichkeit, die Messe auch aus Sicht der Besucher mitzuerleben. Jedem mit einer Begabung zur Erkennung von Mustern dürfte aufgefallen sein, dass die Aussteller im vergangenen Jahr ihre Zeit auch dazu einsetzten, um die exotischen Pflänzchen im Garten des Nachbarn zu begutachten. Erstaunlich ist dabei nur, wie schnell die Konkurrenz dieselben Pflänzchen im eigenen Garten sät und versucht diese heranzureifen.  

Schaut man jedoch etwas genauer hin, respektive beschäftigt man sich eingehender mit der Spezifikation, ist auch für Leute ohne grünen Daumen ersichtlich, dass diese Pflänzchen niemals so hoch wachsen und so schön blühen werden wie mit dem ursprünglichen Saatgut.  

Gefährlich wird es erst, wenn Unternehmen nicht nur etwas nachkonstruieren, sondern das Produkt so gut verstehen, dass Sie nicht nur eine schlechtere Kopie, sondern ein Produkt mit verbesserter Leistung auf den Markt bringen. Reverse Engineering richtig eingesetzt hätte das Potenzial, den Wettbewerb anzukurbeln und das Paradigma von Charles Darwin „Survival of the Fittest“ hochleben zu lassen.

In diesem Sinne sind wir doch gespannt, welche “Innovationen“ nächstes Jahr auf dem Markt zu finden sind. Vielleicht der intelligente Widerstand, welchen EBG dieses Jahr lanciert hat?

Einen Tag in der Kühlkörperproduktion von DAU

Etronics ist seit 18 Jahren der offizielle Vertreter der DAU in der Schweiz. Als Solches haben wir den Anspruch, dass wir unsere Kunden genauso gut beraten können, wie das Werk selbst. Aus diesem Grund investieren wir sehr viel in die Weiterbildung unserer Mitarbeiter.

Ich bin im September 2015 in den Familienbetrieb der etronics eingestiegen. Im ersten halben Jahr habe ich den Betrieb und die Produkte kennengelernt. Im kommenden Halbjahr werde ich mir vertieftes Fachwissen im Hochspannungs- und Hochleistungsbereich aneignen. Aus diesem Grund habe ich zusammen mit meinem Cousin, Hampton Ruckli, der im Januar bei etronics France eingestiegen ist, das DAU-Produktionswerk in Ligist besucht.

Wir waren erstaunt, wie viel Fachwissen sich hinter der Kühlkörperproduktion verbirgt und wie schlank und hochtechnologisiert das Werk organisiert ist. Wir haben sehr viel gelernt, u.a. auch, dass in der EU praktisch nur Luftkühlkörper aus Aluminium verkauft werden und nur 5-10% aus Kupfer. In den USA verhält es sich gerade umgekehrt.

Auch bei den Wasserkühlern hat sich in den letzten Jahren einiges getan. Der Marktanteil für vakuumgelötete Kühler ist stetig steigend und wird in naher Zukunft andere Kühllösungen zunehmend ersetzen. Dies liegt daran, dass vakuumgelötete Kühlkörper einen geringeren Druckabfall haben, die Wärmeableitung besser ist und es unmöglich ist, dass es unter normalen Umständen zu einer Dichteproblematik kommt, da der Deckel mit Vakuum auf das Kühlelement gelötet wird. Bei den vakuumgelöteten Kühlkörpern von DAU ist der Vorteil auch, dass die Baugruppen flexibel auf der gesamten Kühloberfläche angeordnet werden können.

Wir danken dem ganzen Team von DAU für Ihre Gastfreundschaft und den geistreichen Tag.

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Author: Carmen Ruckli

Einen Tag in der Widerstandsproduktion von EBG

Etronics ist seit 35 Jahren der offizielle Vertreter der EBG in der Schweiz. Im Namen der EBG beraten und betreuen wir viele Schweizer Kunden und liefern auf Wunsch auch in kleinen Mengen bis in die Fabrik. Dies ist uns eine grosse Freude, da wir 100% hinter den Dickfilmwiderständen der EBG stehen können und auch nach 35 Jahren immer wieder überrascht werden, was in Zusammenarbeit mit EBGtechnisch machbar ist.

Im Gegensatz zu vielen Billig-Widerstandsherstellern in Asien, die sich eher auf Quantität als auf Qualität und Genauigkeit spezialisieren, gibt es kaum ein Kundenproblem, welches EBG nicht lösen kann. So haben wir in enger technischer Zusammenarbeit mit EBG schon viele Kundenprobleme gelöst. Hochleistungswiderstände mit integrierter Kühllösung sind nur ein Beispiel für diese Lösungsentwicklungs- und langjährige Fachkompetenz der EBG und der etronics.

Erlaubt wird diese Flexibilität und Lösungsentwicklungskompetenz auch dadurch, dass viele Arbeiten in der Fabrik manuell erledigt werden. Dies soll nicht heissen, dass es keine modernen Anlagen und Maschinen gibt. Im Gegenteil… In der Fabrik arbeiten Maschine und Mensch Hand in Hand und produzieren unseres Erachtens die qualitativ hochwertigsten Dickfilmwiderstände, die es auf dem Markt gibt. Dies zeigt sich u.a. an der Stabilität, an den engen Toleranzen und an den geringen und kontrollierten Temperatur- und Spannungskoeffizienten, welche EBG realisieren kann. Es gibt kaum einen Mitarbeiter, wobei man eher von Mitarbeiterinnen sprechen muss, welche/welcher weniger als 5 Jahre sein Werk vollübt.

Wir danken EBG für den spannenden Einblick und die Gastfreundschaft.

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Author: Carmen Ruckli