Die Leiterplattenindustrie stellt kupferkaschierte Schaltungen in vier verschiedenen Klassen her: traditionelle starre Schaltungen, flexible Schaltungen, Schaltungen für hohe Geschwindigkeiten und hohe Frequenzen sowie High Density Interconnect (HDI). Traditionelle flexible Schaltungen sind sehr beliebt, da sie in erster Linie eine geringe Lagenzahl aufweisen, hochflexibel sind und sowohl in statischen als auch in dynamischen Bewegungsanwendungen eingesetzt werden.

Es gibt auch starr-flexible Schaltungen mit der Möglichkeit, flexible Schaltungen mit mehrlagigen starren Leiterplatten zu verbinden. Konzeptionell handelt es sich dabei um mehrlagige Leiterplatten mit eingebauten flexiblen Schaltungslagen. In der Regel bilden FR-4-Materialien die starren Bereiche und polyimidbasierte Materialien die flexiblen Schichten. Obwohl die Verbraucher die starr-flexiblen Schaltungen als sehr nützlich empfinden, sind sie für die Hersteller wegen der Zuverlässigkeit und der Herstellungsprobleme problematisch. Inzwischen haben die Hersteller ihre Starrflex-Technologie jedoch verfeinert und sind nun besser in der Lage, die Probleme mit der Zuverlässigkeit und der Herstellung zu lösen. Daher können sie jetzt starrflexible Schaltungen effektiv und mit hervorragender Zuverlässigkeit herstellen.

Unterschiede in Material und Konstruktion von starren und flexiblen Schaltungen

Die Eigenschaften der für flexible Schaltungen verwendeten Materialien sind für typische Endanwendungen hervorragend. Wie alle Materialien haben jedoch auch die für flexible Schaltungen verwendeten Materialien potenziell einschränkende Eigenschaften wie einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE), eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, eine relativ hohe Feuchtigkeitsaufnahme und einen schlechten Verlustfaktor. Die Hersteller gehen diese Probleme an, indem sie spezifische Kombinationen aus einer breiten Palette von Klebstoffen und Polyimidfolien für die Konstruktion von Flexschaltungen verwenden.

Herkömmliche flexible Schaltungsmaterialien haben ein großes Problem mit der Leistung bei hohen Frequenzen. Hierfür gibt es zwei grundlegende Gründe. Erstens haben flexible Schaltungen im Gegensatz zu starren Schaltungen keine Glasverstärkung in ihrem Basisdielektrikum. Vielmehr enthalten sie verschiedene Polyimidqualitäten als Dielektrikum, die sowohl Flexibilität als auch mechanische Integrität gewährleisten.

Der zweite Grund ist, dass bei Flexschaltungen keine Lötstoppmaske zur Abdeckung der äußeren Schichten verwendet wird. Lötstopplack ist eine spröde Substanz, die bei Biegung reißt. Stattdessen werden die Seiten einer flexiblen Schaltung mit einem Klebstoff als konforme Beschichtung bedeckt und als Coverlay bezeichnet. Außerdem werden kupferkaschierte Flexkerne auf beiden Seiten mit einer Polyimidschicht, dem so genannten Bondply, verklebt.

Aus all diesen Gründen unterscheiden sich nicht nur die Dielektrika von flexiblen Schaltungen, sondern auch die Verfahren zum Aufbau der Basis-Dielektrika von denen, die für starre Leiterplatten verwendet werden. Bei der Herstellung werden die Dielektrika in großen Rollen aus beschichteten Folien hergestellt, und die Laminierung auf Kupfer erfolgt in einem separaten Schritt. Das Verfahren ermöglicht sehr gleichmäßige Dicken dieser Gussfolien im Bereich von 100 µm.