Starrflexible Leiterplatten

3D-Verbindungstechnik für kompakte, zuverlässige Elektronik

Starrflex Leiterplatte Layout Querschnitt

Was ist eine Starrflexible Leiterplatte?

Eine starrflexible Leiterplatte – auch Starrflex-Leiterplatte oder Rigid-Flex-PCB – besteht aus starren Leiterplattenbereichen und integrierten flexiblen Bereichen. Die flexiblen Bereiche übernehmen die elektrische Verbindung zwischen mehreren starren Baugruppenbereichen und ermöglichen definierte Biegungen innerhalb des Endprodukts.

Starrflex-Leiterplatten sind besonders geeignet, wenn mehrere Leiterplatten in unterschiedlichen Einbaulagen elektrisch verbunden werden sollen. Im Gegensatz zu separaten Leiterplatten mit Steckverbindern, Kabeln oder Lötverbindungen entsteht eine integrierte, montagefreundliche und zuverlässige Gesamtlösung.

  • Kombination aus FR4 und Polyimid
  • Ein- oder mehrlagige Flexbereiche
  • Symmetrische und asymmetrische Aufbauten
  • Statische Biegebeanspruchung
  • Definierte Biegeradien und Biegewinkel
  • Hohe Designfreiheit für 3D-Baugruppen

Hersteller für starrflexible Leiterplatten in Europa

KSG fertigt starrflexible Leiterplatten an eigenen Produktionsstandorten in Europa – in Deutschland und Österreich. Als erfahrener Leiterplattenhersteller unterstützt KSG Kunden von der ersten Designidee über den Lagenaufbau bis zur Serienfertigung.

Gerade bei starrflexiblen Leiterplatten ist eine frühe Abstimmung entscheidend: Materialauswahl, Lagenaufbau, Biegeradius, Übergangsbereiche, Konturbearbeitung und mechanische Entlastung beeinflussen die spätere Zuverlässigkeit der Baugruppe wesentlich.

  • Made in Germany & Austria
  • langjährige Erfahrung mit komplexen Leiterplattentechnologien
  • Qualitätsanforderungen für sicherheitskritische Branchen
  • Design- und Layoutcheck durch technischen Support

  • Weniger Steckverbinder

    Starrflexible Leiterplatten ersetzen Kabel, Steckverbinder und zusätzliche Lötverbindungen. Dadurch sinkt die Anzahl potenzieller Fehlerquellen in der Baugruppe.

  • Mehr Designfreiheit im Bauraum

    Durch flexible Leiterplattenbereiche können starre Baugruppenebenen dreidimensional miteinander verbunden werden. Das ermöglicht kompakte, leichte und funktionsintegrierte Elektronikdesigns.

  • Reduzierter Montageaufwand

    Da mehrere Leiterplattenbereiche bereits im Leiterplattenverbund integriert sind, reduziert sich der Aufwand bei Bestückung, Montage, Prüfung und Logistik.

  • Höhere Prozesssicherheit

    Der integrierte Aufbau reduziert manuelle Verarbeitungsschritte und senkt das Risiko von Montagefehlern, Kontaktproblemen oder Verdrahtungsfehlern.

  • Geeignet für sicherheitskritische Anwendungen

    Starrflex-Leiterplatten eignen sich für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit, mechanische Stabilität und Rückverfolgbarkeit – etwa in Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Medizintechnik, Industrieelektronik und Automotive.

  • Optional mit Kantenversiegelung

    Für besonders belastete Starr-Flex-Übergänge bietet KSG eine zusätzliche Kantenversiegelung beziehungsweise mechanische Biegeentlastung durch dispensierte Filling-Systeme an.

Kantenversiegelung für starrflexible Leiterplatten

Zusätzlicher Schutz für Starr-Flex-Übergänge

Die Übergänge zwischen starren und flexiblen Leiterplattenbereichen gehören zu den mechanisch sensiblen Bereichen einer Starrflex-Leiterplatte. Hier treffen unterschiedliche Materialstärken, Steifigkeiten und Belastungszonen aufeinander. Eine gezielte Kantenversiegelung kann helfen, diese Übergangsbereiche zusätzlich zu stabilisieren.

KSG bietet dafür das Dispensen von Filling-Systemen in Starr-Flex-Übergangsbereichen an. Das applizierte Material wirkt als mechanische Biegeentlastung und schützt die Übergangszone vor lokalen Belastungsspitzen.

Besonders relevant ist diese Zusatztechnologie für Anwendungen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen, zum Beispiel in:

  • Luft- und Raumfahrt
  • sicherheitskritischer Industrieelektronik
  • Medizintechnik
  • Energie- und Versorgungstechnik

Die Ausführung erfolgt projektspezifisch nach Zeichnung und abhängig vom jeweiligen Leiterplattenaufbau. KSG unterstützt Sie bereits in der Entwicklungsphase bei der Bewertung, ob eine Kantenversiegelung für Ihre Anwendung sinnvoll ist.

Starrflexible Leiterplatten: Herstellungsverfahren

Das Herstellverfahren starrflexibler Leiterplatten basiert auf dem Verbund unterschiedlicher Materialarten. Zunächst werden die starren FR4-Kerne analog zu Multilayer-Leiterplatten hergestellt. Parallel dazu entstehen die flexiblen Leiterlagen auf Polyimidbasis.

Anschließend werden die starren und flexiblen Halbfabrikate in einem eigenen Pressprozess miteinander verbunden. Dabei kommen Low-Flow- oder No-Flow-Prepregs zum Einsatz. Diese Verbundmaterialien werden vor dem Pressvorgang so strukturiert, dass die späteren Flexbereiche frei bleiben und nicht mit den starren Bereichen verklebt werden.

In der weiteren Bearbeitung werden die Übergänge zwischen starren und flexiblen Bereichen konturiert. Dabei wird nicht benötigtes starres Material über den flexiblen Zonen entfernt. So entstehen definierte flexible Bereiche mit den vorgesehenen Biege- und Einbaueigenschaften.

Aufbauvarianten starrflexibler Leiterplatten

Asymmetrisch // 1-lagig

Geeignet für einfache flexible Verbindungen mit einseitiger Flexlage und asymmetrischem Gesamtaufbau.

Asymmetrisch // 2-lagig

Für Anwendungen mit höherer Verdrahtungsdichte im Flexbereich und asymmetrischer Materialverteilung.

Symmetrisch // 2-lagig

Für besonders ausgewogene mechanische Eigenschaften und definierte Biegebereiche.

Leistungsspektrum und technische Spezifikationen

Parameter Spezifikation Hinweis
Materialien
Polyimid / FR4
Kombination aus flexiblen und starren Materialien
Anzahl der Lagen
2–18
abhängig vom Aufbau
Endkupfer
0,6–3,2 mm
Enddicke abhängig vom starren Bereich
Leiterstrukturen
> siehe Digital Design Compass <
abhängig von Endkupfer und Aufbau
Kleinster Bohrdurchmesser
0,20 mm
technologisch abhängig
Aspektverhältnis Durchgangsbohrung
≤ 1:10
—
Biegeradius
≥ 1 mm
abhängig von Aufbau und Flexlagen
Biegewinkel
≤ 180°
für statische Biegebeanspruchung
Lötstoppmasken & Oberflächen
ENIG, chem. Zinn, OSP, galv. Ni/Au
kein HAL
Konturherstellung
Fräsen, Ritzen, Haltestege, Laserschneiden
abhängig von Geometrie
Konturherstellung
optional
Filling-Systeme für Starr-Flex-Übergänge
Die angegebenen Werte stellen das maximale Leistungsspektrum dar und können in bestimmten Kombinationen eingeschränkt sein.

Typische Anwendungen und Branchen

Starrflexible Leiterplatten werden überall dort eingesetzt, wo elektronische Baugruppen kompakt, leicht und zuverlässig dreidimensional integriert werden müssen.

  • Automotive

    Kompakte Steuergeräte, Sensorik, Kamerasysteme und Anwendungen mit hoher Integrationsdichte.

  • Industrieelektronik

    Steuerungen, Sensorik, Messsysteme und Embedded-Systeme mit komplexen Einbauräumen und hoher Zuverlässigkeitsanforderung.

  • Medizintechnik

    Kompakte Elektronik für bildgebende Systeme, tragbare Medizingeräte und miniaturisierte Baugruppen.

  • Verteidigung

    Sicherheitskritische Anwendungen, bei denen mechanische Belastbarkeit, Funktionssicherheit und reproduzierbare Qualität entscheidend sind.

  • Luft- und Raumfahrt

    Avionik, Satelliten, Sensorik. Höchste Zuverlässigkeits­anforderungen, qualifizierte Prozesse

  • Sensorik und Messtechnik

    Flexible Verbindungen für dreidimensionale Sensoranordnungen, kompakte Messmodule und bewegungsarme Einbausituationen.

Entscheidungshilfe: Starrflex, Semiflex oder HSMtec®?

Kriterium Starrflexbile Leiterplatte Semiflexible Leiterplatten HSMtec® 3D
Grundprinzip
Kombination aus starren FR4-Bereichen und flexiblen Polyimidlagen
Tiefengefräste FR4-Leiterplatte mit definiertem Biegebereich
FR4-Leiterplatte mit integrierten Kupferprofilen und 3D-Biegefunktion
Geeignet für
Komplexe 3D-Aufbauten mit hoher Zuverlässigkeit
Einfache 3D-Aufbauten mit wirtschaftlichem Fokus
Selbsttragende 3D-Aufbauten mit Hochstrom- oder Wärmemanagement
Biegewinkel // Biegeradien
≤ 180° // ≥ 1mm
≤ 180° // ≥ 5mm
≤ 90°
Mehrfachbiegungen
✓ Sehr gut geeignet
~ Eingeschränkt geeignet
✗ Nur für einmalige Biegung ausgelegt
UL-zertifizierbar
✓ Ja
✓ Ja
✓ Ja
HDI-tauglich
✓ Ja
✓ Ja
✓ Ja
Selbsttragend
✗ Nein
✗ Nein
✓ Ja
Impedanzkontrolliert über Biegungen
✓ Geeignet
✓ Geeignet
✗ Nicht geeignet

Häufige Fragen für starrflexbile Leiterplatten

Was ist der Unterschied zwischen starrflexiblen und semiflexiblen Leiterplatten?

Semiflexible Leiterplatten bestehen überwiegend aus starrem Basismaterial und können in begrenztem Rahmen gebogen werden. Starrflexible Leiterplatten kombinieren starre FR4-Bereiche mit integrierten flexiblen Bereichen. Dadurch lassen sich mehrere starre Baugruppenbereiche dreidimensional verbinden.

Starrflex ist sinnvoll, wenn Bauraum reduziert, Montageaufwand gesenkt und die Zuverlässigkeit erhöht werden soll. Da Steckverbinder, Kabel und zusätzliche Lötstellen entfallen können, sinkt die Anzahl potenzieller Fehlerquellen.

Typischerweise werden FR4 für die starren Bereiche und Polyimid für die flexiblen Bereiche eingesetzt. Die Verbindung erfolgt über geeignete Prepreg-Systeme, beispielsweise Low-Flow- oder No-Flow-Prepregs.

Bei der Kantenversiegelung wird ein geeignetes Filling-Material gezielt im Übergangsbereich zwischen starrem und flexiblem Leiterplattenteil appliziert. Diese Applikation dient als mechanische Biegeentlastung und kann sensible Übergänge zusätzlich schützen.

Besonders relevant ist Kantenversiegelung bei sicherheitskritischen Anwendungen, etwa in Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Medizintechnik oder Industrieelektronik. Sie kann außerdem bei mechanisch stark beanspruchten Baugruppen, Vibrationen oder anspruchsvollen Montagebedingungen sinnvoll sein.

Je nach Anforderung können beispielsweise LOCTITE Ablestik 45 Clear oder Scotch-Weld 2216 B/A eingesetzt werden. Die konkrete Materialauswahl erfolgt projektspezifisch.

Portrait von Herrn Johann Hackl Technischer Support KSG GmbH

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Im Digital Design Compass stehen alle Designregeln, Aufbauvarianten und Design-to-Cost-Hinweise für alle KSG-Technologien rund um die Uhr digital abrufbar zur Verfügung – kostenlos für registrierte Nutzer.

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