Flex PCB(FPC) 설계 가이드: 제조를 위한 핵심 팁 45가지

완성도 높은 제품을 설계하려면 설계 요구 사항과 제조 기준 사이에서 균형을 세심하게 맞춰야 합니다. 하지만 플렉시블 PCB(Flex PCB, FPC)를 처음 설계하는 엔지니어는 어디서부터 시작해야 할지 막막할 수 있습니다.

이 가이드에서는 FPC 설계에 필요한 핵심 지침 45가지를 살펴봅니다. 외형과 드릴링부터 커버레이, 골드 핑거, 패널화, 보강재 및 임피던스 설계까지 제조 단계에서 확인해야 할 사항을 정리했습니다.

외형 및 드릴링

1. 관통홀과 보드 외곽선 사이에는 최소 0.5 mm의 간격을 확보해야 합니다. 간격이 0.5 mm보다 작다면 보드 외곽선 방향으로 열린 U자형 홀 또는 슬롯으로 변경하십시오.

2. 비아 홀은 커버레이 개구부에서 최소 0.2 mm 떨어뜨려 배치해야 합니다. 간격이 부족하면 홀 가장자리 주변의 동박이 노출될 수 있습니다.

3. FPC에서는 패드 내부에 비아를 배치하는 비아인패드 설계를 피하십시오. 리지드 PCB와 달리 JLCPCB의 일반 FPC 공정에서는 해당 홀에 수지 충전을 적용하지 않으므로, 솔더가 홀로 빨려 들어가는 솔더 위킹이 발생할 수 있습니다.

동박 영역 및 솔더 패드 설계

4. 넓은 동박 영역의 산화: 넓은 동박 영역은 커버레이를 부착할 때 공기가 갇힐 수 있습니다. 이 상태에서 고온·고압 공정을 거치면 산화나 변색이 발생하여 외관에 영향을 줄 수 있습니다. 이를 줄이려면 해치 동박을 적용하거나 넓은 동박 영역에 커버레이 개구부를 추가하십시오.

5. 독립 패드 피하기: 독립된 패드, 특히 양면에서 서로 겹치는 패드는 박리되기 쉽습니다. 25 μm 코어를 사용하는 얇은 FPC에서는 이러한 위험이 더 커질 수 있습니다. 패드 주변에 동박 보강부를 추가하고 패드 모서리를 동박 영역과 연결하십시오. 양면 패드는 서로 어긋나게 배치하면 접착력을 확보하는 데 도움이 됩니다.

6. 패드 박리 방지: 커넥터 패드는 반복적인 삽입과 인장력 때문에 박리되기 쉽습니다. 커버레이가 패드 가장자리를 덮는 커버레이 정의 패드(coverlay-defined pad)로 설계하면 기계적 지지력을 높일 수 있습니다.

7. 넓은 노출 동박 영역 피하기: 동박이 넓게 노출되면 FPC 표면에 주름이 생길 수 있으므로 노출 면적을 줄이십시오.

8. 커버레이 개구부 요구 사항: FPC에서는 커버레이가 솔더 마스크 역할을 하며, 부착 전에 개구부를 미리 가공합니다. 패드와 인접 트레이스 사이에는 0.2 mm, 패드 사이에는 0.5 mm의 간격을 확보하십시오. 이 간격을 확보할 수 없다면 연결된 브리지 개구부로 가공해야 할 수 있으며, 이 경우 인접 트레이스가 노출될 수 있습니다.

9. 모서리 찢어짐 방지: 보드 가장자리의 배선과 동박이 드문 경우 모서리에서 FPC가 찢어질 수 있습니다. 가장자리에 찢어짐 방지용 동박 스트립을 추가하거나 반대쪽에 해치 동박을 배치하십시오.

10. 해치 동박 패턴: 해치 패턴은 45° 방향으로 배치하여 굽힘 시 응력이 한 방향에 집중되지 않도록 설계하십시오. 권장 선폭과 간격은 각각 0.2 mm입니다.

골드 핑거 및 납땜 설계

11. 골드 핑거: 레이저 외형 가공 중 탄화로 인한 미세 단락을 방지하려면 골드 핑거를 보드 가장자리에서 0.2 mm 안쪽으로 줄여 설계하십시오. JLCPCB는 일반적으로 이 처리를 기본 적용하며, 다른 요구 사항이 있으면 주문 시 명시해야 합니다.

12. 솔더 패드 위의 비아: 솔더 패드에 여러 비아를 일직선으로 배치하지 마십시오. 응력이 한곳에 집중되어 굽힘이나 조립 과정에서 균열이 발생할 수 있습니다.

13. 커버레이 오프셋: 파손을 방지하려면 골드 핑거 양쪽의 커버레이 경계가 각각 0.3 mm 이상 오프셋되도록 설계하십시오.

14. 커버레이 정의 패드: 커버레이가 솔더 패드 가장자리를 0.3 mm 이상 덮도록 연장하여 패드를 기계적으로 지지하십시오.

15. 골드 핑거 개구부: 커버레이 개구부가 골드 핑거 패드와 0.3 mm 이상 겹치도록 하여 경계부에서 회로가 단선되지 않도록 설계하십시오.

16. 중공 구조 FPC: JLCPCB는 현재 중공 구조 보드를 지원하지 않습니다. 반대쪽 면에 골드 핑거를 배치해야 한다면 층 전환을 위한 추가 패드와 비아를 설계하십시오.

17. 패드 위의 불필요한 동박: IC 패드에 불필요한 동박을 추가하지 마십시오. 패드 면적이 커지고 패드 사이 간격이 줄어들어 납땜 중 단락이 발생할 수 있습니다.

18. 독립형 골드 핑거 패드: 골드 핑거는 서로 독립된 패드로 설계하십시오. 골드 핑거와 겹치는 동박 영역이나 트레이스가 있으면 커버레이 개구부를 통해 해당 동박이나 트레이스까지 노출될 수 있습니다.

19. 골드 핑거 외형 공차: 골드 핑거 주변 외형 가공의 기본 공차는 ±0.1 mm입니다. ±0.05 mm가 필요하면 주문 시 별도로 지정하십시오.

커넥터 패드 및 IC 설계

20. 커넥터 패드: FPC 커넥터 패드는 반복적인 기계적 하중으로 박리되기 쉽습니다. 커버레이 정의 패드를 적용하여 패드 가장자리에 기계적 지지력을 확보하십시오.

21. IC 패드 사이의 커버레이 브리지: IC 패드 배열 중앙에 커버레이 브리지를 남겨 커버레이가 안정적으로 유지되도록 설계하십시오.

22. 골드 핑거 개구부: 골드 핑거 패드는 커넥터와 전기적으로 접촉할 수 있도록 반드시 커버레이 개구부를 적용해야 합니다.

23. 기본 솔더 마스크 레이어: 설계 파일에서 커버레이 개구 데이터로 사용할 올바른 솔더 마스크 레이어가 기본값으로 지정되어 있는지 확인하십시오.

24. 비아 커버링: 굽힘 중 비아의 동도금층에 균열이 생길 가능성을 줄이기 위해 FPC 비아는 일반적으로 커버레이로 덮습니다. 노출된 비아나 커버레이 개구부가 필요하면 주문 시 지정하십시오.

25. 테스트 포인트: 테스트 포인트를 비아 속성으로 설정하지 마십시오. 테스트 포인트를 노출해야 한다면 해당 위치에 별도의 커버레이 개구부를 설계하십시오.

26. 보드 가장자리의 노출 동박: 양면 FPC에서 넓은 동박이 가장자리까지 노출되면 외곽부가 검게 변할 수 있습니다. 보드 가장자리를 따라 커버레이 링을 추가하십시오.

실크스크린 및 주석 텍스트 설계

27. 보강재 위에 레전드나 실크스크린이 필요하다면 주문 시 해당 요구 사항을 명시하여 공정 오류를 방지하십시오.

28. 제조용 주석 텍스트를 보드 외형 내부나 회로 패턴과 동일한 레이어에 배치하지 마십시오. 주석은 별도의 전용 레이어에 작성하고 보드 영역과 겹치지 않도록 해야 제조 데이터로 잘못 인식되는 문제를 방지할 수 있습니다.

패널화 설계

29. 스테인리스강 보강재를 적용한 기판은 보드 사이에 최소 3 mm의 간격을 두고, 슬롯 폭은 0.5 mm로 설계하십시오. 연결점은 폭 1 mm로 하며 약 15 mm 간격으로 배치합니다. 운송 중 표면 손상을 줄이기 위해 각 PCB 사이에 종이를 넣고 판지로 보호해야 한다면 주문 시 포장 요구 사항을 명시하십시오.

30. 연결점을 골드 핑거와 같은 보드 가장자리에 배치하지 마십시오. 분리 후 골드 핑거 앞쪽 외형이 고르지 않게 남을 수 있습니다.

31. 연결점 수가 충분한지 확인하십시오. 각 PCB에는 폭 0.8 mm의 연결점을 최소 2개 배치하고, 보드 크기가 커질수록 연결점 수를 늘리십시오.

32. 매우 작은 보드에 연결점이 지나치게 많으면 분리하기 어려울 수 있습니다. SMT 공정을 적용하지 않고 손으로 쉽게 분리해야 하는 소형 보드의 특수 사례에서는 폭 0.3 mm의 연결점 2개를 사용할 수 있습니다. 다만 현재 일반 FPC 패널의 지지 탭 권장 폭은 0.7~1.0 mm이므로, 0.3 mm 연결점 적용 가능 여부는 주문 전에 확인하십시오.

33. 패널 내 소재 이용률이 낮으면 비용이 높아질 수 있습니다. 원문은 공정 이용률을 높이기 위한 예시 폭으로 119 mm 또는 240/250 mm를 제시합니다. 다만 현재 표준 FPC 최대 크기는 234 × 490 mm이며, 핸들링 레일을 포함한 250 × 600 mm 규격은 주문 전에 고객 지원팀 확인이 필요합니다. 실제 패널 폭은 현재 제조 조건에 맞춰 확인하고, 필요하면 외부 패널화 방식도 검토하십시오.

34. 크기가 20 × 20 mm보다 작은 보드는 레이저 가공 중 집진 장치에 빨려 들어가지 않도록 패널화하는 것이 좋습니다. 패널 상태로 납품받거나 제조사와 분리 방식 및 납품 형태를 협의하십시오.

보강재 설계

보강재(stiffener)는 조립과 접속을 쉽게 하기 위해 FPC의 특정 영역에 단단한 소재를 추가하는 구조입니다. PI 보강재는 골드 핑거 삽입부에 적합하고, FR4 보강재는 일반적인 저비용 보강에 사용됩니다. 스테인리스강 보강재는 평탄성이 좋고 변형이 적어 칩 실장이 필요한 영역에 적합합니다.

35. 노출 패드 위에는 스테인리스강 보강재를 배치하지 마십시오. 패드와 접촉하면 단락이 발생할 수 있습니다. 스테인리스강은 약한 자성을 띠므로 홀 효과 센서 주변에도 적합하지 않으며, 골드 핑거 영역에도 권장되지 않습니다.

36. 주문할 때 골드 핑거 삽입부에 필요한 전체 두께를 명시하십시오. 요구 두께는 일반적으로 커넥터 사양서에서 확인할 수 있습니다. JLCPCB의 골드 핑거 PI 보강재 두께 계산기를 사용하면 적절한 PI 보강재 두께를 계산할 수 있습니다.

37. 보강재 컷아웃: 보강재가 부품이나 패드를 덮지 않도록 컷아웃을 직접 설계하는 것이 좋습니다. 고객이 컷아웃을 설계하지 않은 경우 JLCPCB는 기본적으로 패드 둘레에 0.3 mm 여유를 두고 컷아웃을 적용합니다. 컷아웃 후 남는 보강재 폭이 2 mm보다 작으면 제거될 수 있으므로, 다른 요구 사항이 있다면 주문 비고란에 명시하십시오.

38. 골드 핑거용 보강재는 사용 중 파손을 방지할 수 있도록 패드 안쪽으로 최소 1.0 mm 이상 연장하십시오.

39. 양면에 EMI 차폐 필름을 적용하면 양쪽 필름이 전기적으로 함께 연결되므로 두 면을 서로 독립된 전위로 분리할 수 없습니다. 설계 요구와 맞지 않는다면 EMI 차폐 필름을 적용하지 않는 방안을 검토하십시오.

40. EMI 차폐 필름과 그라운드 사이에 특정 임피던스 조건이 필요하다면 그라운드 트레이스 또는 플레인 위에 커버레이 개구부를 설계하여 필름 접속점으로 사용하십시오. 별도 요구 사항이 없으면 JLCPCB는 기본적으로 임의 위치에 1.0 mm 개구부를 추가할 수 있습니다. 접지되지 않은 차폐 필름은 임피던스와 신호 특성에 영향을 줄 수 있으므로 반드시 시제품으로 검증하십시오.

41. 스테인리스강 보강재가 패드와 겹치면 단락이 발생할 수 있으므로 패드 영역을 피해서 설계하십시오.

42. 보강재 폭: 폭이 5 mm보다 작은 FR4 보강재는 파손되거나 레이저 가공부가 탄화되기 쉽습니다. 이런 구조에는 PI 또는 스테인리스강 보강재를 검토하십시오. 접착부의 최소 폭은 3 mm 이상 확보해야 합니다.

43. 보강재나 접착제를 SMT 패드 가까이에 배치하지 마십시오. 단차 때문에 스텐실 인쇄가 방해될 수 있습니다. 필요한 경우 SMT 공정이 끝난 뒤 보강재나 접착제를 부착하는 방안을 검토하십시오.

기판 두께 및 임피던스

44. 선택한 FPC 기판 두께에는 커버레이, 동박 및 PI 기재의 두께가 포함됩니다. 측정 위치에 동박이 없거나 커버레이가 적용되지 않으면 해당 영역의 실제 완성 두께가 더 얇아질 수 있으므로 설계와 커넥터 결합 공차를 검토할 때 주의하십시오.

45. FPC는 얇은 유전체와 커버레이 구조 때문에 시뮬레이션 결과와 실제 임피던스 사이에 편차가 생길 수 있습니다. 아래 JLCPCB의 경험 기반 선폭 자료는 참고용이며, 시제품으로 반드시 검증해야 합니다. 현재 JLCPCB의 FPC 공정은 임피던스 측정 및 제어를 지원하지 않으며, 설계자가 필요한 임피던스에 맞춰 트레이스 폭을 선택해야 합니다. 아래 값은 두께 0.11 mm의 양면 FPC에 적용되는 참고 조건입니다.

1. 해치 동박의 권장 선폭과 간격은 각각 200 μm입니다.

2. EMI 차폐 필름을 사용할 때는 양쪽 면에 그라운드 접속점, 즉 그라운드 영역 위의 커버레이 개구부를 배치하는 것이 좋습니다. 권장 개구부 크기는 1 × 1 mm입니다.

3. 양쪽 면의 그라운드 플레인은 비아를 통해 전기적으로 연결해야 합니다.

참고: 위의 모든 매개변수는 0.11 mm 2층 FPC 적층 구조를 기준으로 합니다.

이 45가지 지침은 FPC 생산 전에 잠재적인 제조성 문제를 점검하기 위한 참고 자료입니다. 실제 적용 가능 여부는 층수, 동박 두께, 커버레이, 보강재, 패널 구조 및 주문 옵션에 따라 달라질 수 있으므로, 설계 데이터를 제출한 뒤 DFM 검토와 시제품 검증을 진행하십시오.