3D-Flex-Design: mehr Bewegungsfreiheit!
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Leitungsanpassung im 3D-Flex-Design
Manchmal werden aus EMV-Gründen dreilagige Flexverbinder gefordert, deren Signalleiter auf der mittleren Lage zwischen den äußeren Schirmlagen liegen. Eher unüblich sind diese flexiblen Leiterplatten in Kombination mit definierten Impedanzen, da diese Konfiguration einen noch größeren Lagenabstand erfordert. Die resultierende Gesamtstärke der Leiterplatte von ca. 0,4 bis 0,8 mm reduziert deren Flexibilität erheblich.
Einseitige Impedanzflexe mit coplanaren Referenzebenen zu beiden Seiten der Signalleitung sind ebenfalls unüblich, weil der Abstand vom Signalleiter zu den Referenzleitern bei unter 100 µm liegt. Impedanzflexe weisen also generell einen zweiseitigen Aufbau auf und sind daher nicht für eine dauerhaft dynamische Biegebeanspruchung geeignet.
Leitungsanpassung im 3D-Flex-Design
Für starre Leiterplatten mit ausgedehnten Referenzebenen lässt sich die passende Leiterbreite mittels 2D-FEM-Simulation einfach berechnen. Dagegen ist bei schmalen Leiterplatten - so wie bei den eingeschnittenen Flexverbindern im 3D-Flex-Design - zusätzlich zu berücksichtigen, dass die Referenzebene ebenfalls schmaler ist. Die reduzierte kapazitive Kopplung der beiden Potenziale führt zu einem höheren Wellenwiderstand. Daher ist die Breite des Signalleiters anzupassen, um den gleichen Wellenwiderstand zu erhalten.
»Weil es bei der Konstruktion von flexiblen, starrflexiblen und impedanzflexiblen Leiterplatten eine Vielzahl an Aufbauvarianten und Materialien gibt, ist es wichtig, dass der Kunde bereits in der Entwicklungsphase mit dem Leiterplattenhersteller sehr eng zusammenarbeitet«, so Dr. Lehnberger, dann ließe sich eine optimale und ganzheitliche Design- und Fertigungslösung finden - die auch Kostenvorteile bietet. »Flexible Leiterplatten haben den Ruf, sehr kostenintensiv zu sein«, so Dr. Lehnberger, »doch entgegen dieser Annahme lässt sich in der Anwendung oft eine Kostenoptimierung erreichen.«
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