Flexible Leiterplatten sind biegsame Leiterplatten, die aus verschiedenen Gründen hergestellt werden. Zu ihren Vorteilen gegenüber herkömmlichen Leiterplatten zählen die Reduzierung von Montagefehlern, eine höhere Widerstandsfähigkeit in rauen Umgebungen und die Möglichkeit, komplexere elektronische Konfigurationen zu realisieren. Diese Leiterplatten bestehen aus elektrolytischer Kupferfolie, einem Material, das sich in der Elektronik- und Kommunikationsindustrie zunehmend als eines der wichtigsten erweist.

Wie flexible Leiterplatten hergestellt werden

Flexible Leiterplatten werden aus verschiedenen Gründen in der Elektronik eingesetzt. Wie bereits erwähnt, verringern sie Montagefehler, sind widerstandsfähiger gegenüber Umwelteinflüssen und eignen sich für komplexe Elektronik. Darüber hinaus können sie Arbeitskosten senken, Gewicht und Platzbedarf reduzieren und die Anzahl der Verbindungsstellen verringern, was die Stabilität erhöht. Aus all diesen Gründen zählen flexible Leiterplatten zu den gefragtesten Elektronikbauteilen der Branche.

A flexible LeiterplatteSie besteht aus drei Hauptkomponenten: Leitern, Klebstoffen und Isolatoren. Je nach Aufbau der flexiblen Leiterplatten werden diese drei Materialien so angeordnet, dass der Stromfluss dem Kundenwunsch entspricht und die Interaktion mit anderen elektronischen Bauteilen ermöglicht wird. Als Klebstoffe für flexible Leiterplatten werden am häufigsten Epoxidharz, Acrylharz oder Haftklebstoffe verwendet, manchmal auch gar kein Klebstoff. Gängige Isolatoren sind Polyester und Polyamid. Im Folgenden konzentrieren wir uns auf die in diesen Leiterplatten verwendeten Leiter.

Obwohl auch andere Materialien wie Silber, Kohlenstoff und Aluminium verwendet werden können, ist Kupfer das gebräuchlichste Material für Leiter. Kupferfolie gilt als unverzichtbarer Werkstoff für die Herstellung flexibler Leiterplatten und wird auf zwei Arten hergestellt: durch Walzglühen oder Elektrolyse.

Wie Kupferfolien hergestellt werden

Gewalzte, geglühte KupferfolieEs wird durch Walzen erhitzter Kupferbleche hergestellt, wodurch diese dünner werden und eine glatte Kupferoberfläche entsteht. Die Kupferbleche werden bei diesem Verfahren hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt, was zu einer glatten Oberfläche führt und die Duktilität, Biegsamkeit und Leitfähigkeit verbessert.

In der Zwischenzeit,elektrolytisches KupferKupfer wird durch Elektrolyse hergestellt. Dazu wird eine Kupferlösung mit Schwefelsäure (und gegebenenfalls weiteren Zusätzen gemäß Herstellerangaben) erzeugt. Anschließend wird die Lösung durch eine Elektrolysezelle geleitet, wodurch Kupferionen ausfallen und sich an der Kathodenoberfläche ablagern. Der Lösung können weitere Zusätze beigemischt werden, die sowohl ihre inneren Eigenschaften als auch ihr Aussehen verändern.

Dieser Galvanisierungsprozess wird fortgesetzt, bis die Kathodentrommel aus der Lösung entnommen wird. Die Trommel steuert auch die Dicke der Kupferfolie, da eine schneller rotierende Trommel mehr Niederschlag anzieht und somit die Folie dicker wird.

Unabhängig vom Herstellungsverfahren werden alle Kupferfolien nachträglich einer Haft-, Hitzebeständigkeits- und Stabilitätsbehandlung (Antioxidationsbehandlung) unterzogen. Diese Behandlungen verbessern die Haftung des Klebstoffs, erhöhen die Hitzebeständigkeit bei der Herstellung der flexiblen Leiterplatte und verhindern die Oxidation der Kupferfolie.

Walzgeglüht vs. Elektrolytisch

Da die Herstellungsverfahren für gewalzte und elektrolytisch geglühte Kupferfolie unterschiedlich sind, weisen sie auch unterschiedliche Vor- und Nachteile auf.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden Kupferfolien liegt in ihrer Struktur. Eine gewalzte, geglühte Kupferfolie weist bei normaler Temperatur eine horizontale Struktur auf, die sich unter hohem Druck und hoher Temperatur in eine lamellare Kristallstruktur umwandelt. Elektrolytisch abgeschiedene Kupferfolie hingegen behält ihre Säulenstruktur sowohl bei normalen Temperaturen als auch unter hohem Druck und hoher Temperatur bei.

Dies führt zu Unterschieden in Leitfähigkeit, Duktilität, Biegsamkeit und Kosten beider Kupferfolienarten. Da gewalzte, geglühte Kupferfolien im Allgemeinen glatter sind, weisen sie eine höhere Leitfähigkeit auf und eignen sich besser für dünne Drähte. Sie sind zudem duktiler und in der Regel biegsamer als elektrolytische Kupferfolie.

Die Einfachheit des Elektrolyseverfahrens sorgt jedoch dafür, dass elektrolytisch hergestellte Kupferfolie kostengünstiger ist als gewalzte, geglühte Kupferfolie. Zu beachten ist jedoch, dass sie für kleine Leitungen möglicherweise nicht optimal geeignet ist und eine geringere Biegefestigkeit aufweist als gewalzte, geglühte Kupferfolie.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass elektrolytische Kupferfolien eine gute und kostengünstige Option als Leiter in flexiblen Leiterplatten darstellen. Aufgrund der Bedeutung flexibler Leiterplatten in der Elektronik und anderen Branchen sind elektrolytische Kupferfolien wiederum ein wichtiges Material.