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34 www markttechnik de Nr 18 2021 Thema der Woche|Steckverbinder Y-Flex durch eine spezielle Verpressung der leitenden Silberpaste durch das LCP-Material hindurch wodurch eine leitende Verbindung zwischen den einzelnen Kupferbahnen hergestellt wird Indem die Silber-Bumps lediglich das Isolationsmaterial zwischen den Kupferlagen durchdringen nicht aber die Kupferschicht selbst wird eine homogenere Struktur als bei der THT-Durchkontaktierung erreicht und eine zusätzliche Oberflächenbehandlung sowie etwaige Materialfüller in den Bohrungen entfallen wie Bild 2 zeigt Die Standard-Y-Flex besteht aus zwei Lagen Die Technologie erlaubt jedoch deutlich mehr Kupferebenen In Versuchen wurden bereits zehn Lagen realisiert In der Praxis fanden bis zu vier Kupferlagen Anwendung Der größte Unterschied im Vergleich zu FPCs liegt allerdings im Isolationsmaterial Im Gegensatz zu Standard-Polyimiden welche bei herkömmlichen FPCs zum Einsatz kommen weist das Isolationsmaterial LCP der Y-Flex eine deutlich niedrigere Dielektrizitätskonstante εr und einen Leistungsfaktor tan δ bei hohen Frequenzen Bild 3 auf Somit ist die Dämpfung erheblich geringer und die Datenübertragungsraten deutlich höher als bei Standard-FPCs Zudem hat LCP bessere hygroskopische Eigenschaften als Standard-Polyimide wodurch die Verarbeitung erleichtert wird und Leiterbahnabstände sowie Leiterbahnbreiten von weniger als 30 µm bei höchster Genauigkeit realisiert werden können Außerdem ist der Einsatz in Bereichen mit hoher Luftfeuchtigkeit deutlich stabiler Aufgrund der genannten Nachteile der FPCLeitungen im Hochfrequenzbereich wird bei Anwendungen mit hohen Datenübertragungsraten häufig zu Mikro-Koaxialkabeln gegriffen Y-Flex stellt auch zu diesen Kabeln eine zuverlässige Alternative dar Übertragungsstandards wie PCIe Gen 4 16 GT s USB 3 2 Gen 2 10 Gbit s oder eDP HBR 3 8 1 Gbit s können mit der Y-Flex bedenkenlos erreicht werden Bei den jüngsten Messungen der aktuellen Y-FlexGeneration wurden in Verbindung mit FFC FPCSteckverbindern der Serie HF507 sogar Datenraten von 56 Gbit s PAM4 über eine Kabellänge von 100 mm realisiert Durch den beschriebenen Fertigungsprozess v a Präzisionsätzen und LCP-Material als Isolator hat die Y-Flex einen entscheidenden Vorteil Sie ist zu 100 Prozent reproduzierbar Das heißt alle Leiterbahnen sind komplett identisch und erreichen somit beispiellos konstante Übertragungseigenschaften über die gesamte Länge Bei Koaxialkabeln dagegen weist aufgrund der Litzenstruktur das Verhältnis von Innenzu Außenleiter Unterschiede entlang des Kabels auf Zu sehen ist das deutlich in Bild 4 Ein noch wichtigerer Einflussfaktor ist das Assemblieren der einzelnen Koaxialleiter an den Steckverbinder am Ende der Leitung Hier kann es zu Längenund dadurch Laufzeitunterschieden der einzelnen Leitungen kommen Zudem wird die Homogenität beim Übergang in den Steckverbinder negativ beeinflusst Schwankungen der Impedanz sind die Folge Eine exakt gleiche Performance in jedem einzelnen Leiter ist bei Mikro-Koaxialkabeln deshalb nicht möglich Zudem ist der Fertigungsprozess aufwändig und die Y-Flex-Technologie hat daher vor allem bei höheren Stückzahlen einen Kostenvorteil Typische Anwendungsbereiche Ein wichtiger Markt für Y-Flex ist die Messtechnik wie Anwendungen bei Rohde & Schwarz s Kasten zeigen Daneben sieht Yamaichi Electronics vielfältige Einsatzmöglichkeiten Dazu gehört auch das autonome Fahren Die Einbauräume in den ECUs Electronic Control Units werden immer enger Wo BoardtoBoard-Steckverbinder nicht möglich sind kann Y-Flex eingesetzt werden Sehr hohe Datenübertragungsraten sind zudem im Bereich Data Networking z Bin der Hardware für 5G-Funknetzinfrastrukturen gefordert Konkret kommt Y-Flex hier in der sogenannten RRU Remote Radio Unit zwischen dem Mainboard und der Antennen-Baugruppe zum Einsatz Da die RRU außentauglich und allwetterfest sein muss bietet Y-Flex durch ihre hygroskopischen Eigenschaften eine weitaus höhere Stabilität und somit bessere elektrische Eigenschaften als eine herkömmliche FPC mit Polyimid-Substrat als isolierender Schicht In der Bildverarbeitung werden durch immer höhere Auflösungen stetig steigende Anforderungen an die Datenübertragung gestellt Speziell im medizinischen Bereich ist zudem eine hohe Stabilität bei Bildübertragungen essenziell Daher kommt die Technologie hier bereits in verschiedenen Bildverarbeitungssystemen zwischen dem Mainboard und dem Monitor zum Einsatz Fazit Seit 1997 ist Yamaichi Electronics mit der Basistechnologie von Y-Flex auf dem Markt In Deutschland erwies sich der Marktzugang zunächst als schwieriger da die Anforderungen an die zu übertragenden Datenraten in den ersten Jahren bei Weitem noch nicht so hoch waren und der Markt diese Technologie nur zögerlich annahm Heute bietet Y-Flex einen innovativen und dennoch altbewährten Ansatz der die Vorteile der klassischen Methoden vereint jedoch den Anforderungen technisch anspruchsvoller Produkte besser gerecht und somit zukünftig immer häufiger zum Einsatz kommen wird cp ■ Bild 3 Dielektrizitätskonstante und Leistungsfaktor von LCP und PI Bild 4 Mehradriges Mikro-Koaxialkabel und einzelne Leitung im Querschnitt