Flexible PCB에 대한 완벽한 가이드: 유형, 설계 및 응용 프로그램

유연한 인쇄 회로 기판(FPCB 또는 플렉스 PCB)은 유연하게 설계된 PCB 유형으로, 구부리거나 접거나 비틀 수 있습니다. FPC는 유연한 기판에 배치된 여러 인쇄 회로와 구성 요소의 조합을 특징으로 합니다. 일반적으로 폴리이미드 필름 소재로 만들어져 높은 유연성과 열 안정성을 보장합니다. 소형화된 설계 덕분에 소비자, 자동차, 의료 기기, 웨어러블, 통신 및 항공우주와 같은 주요 전자 분야에서 혁신과 응용 분야가 증가합니다.

유연한 회로 기판은 공간을 덜 차지하고 더 신뢰할 수 있습니다. 최대 360도까지 구부릴 수 있으며, 대부분은 5억 번의 플렉스 사이클을 위해 설계되었습니다. 이 기술은 1950년대부터 어떤 형태로든 전자 장치를 상호 연결하는 데 사용되었습니다. 현재 오늘날 가장 진보된 전자 제품 중 많은 제품을 제조하는 데 사용되는 가장 중요한 상호 연결 기술 중 하나입니다.

유연 회로 기판의 종류:

1) 단면 플렉스 PCB:

단면 플렉시블 회로 기판은 플렉스 PCB 유형 중 가장 기본적인 것입니다. 기판 층, 전도성 구리 층, 오버레이 및 실크스크린으로 구성됩니다.

유연한 폴리이미드 또는 폴리머 필름의 단일 층만 있으며, 전도성 구리 층은 PCB의 한 쪽에서만 접근 가능합니다. 결과적으로 다른 쪽은 다양한 전자 부품을 넣는 데 사용할 수 있습니다. 간단한 디자인으로 다양한 응용 분야에 적합하고 더 저렴합니다. 따라서 가장 널리 사용되는 플렉스 회로인 주된 이유이기도 합니다.

2) 양면 플렉스 PCB:

단면 플렉스 회로와 달리 양면 플렉서블 회로 기판은 상단 및 하단 구리 층 모두에 트레이스 패턴을 만들 수 있습니다. 원하는 곳 어디에서나 구리 도금된 관통 구멍을 사용하여 각 면을 연결할 수 있습니다. 또한 층을 통한 전기적 연결도 허용합니다.

양면 플렉시블 회로 기판의 한 가지 장점은 더 복잡한 전자 제품에서 더 많은 기능을 달성하기 위해 사용할 수 있다는 것입니다. 제조업체는 대시보드 구성 요소, 조명 및 기타 산업 분야를 만드는 데 유용하다는 것을 발견했습니다.

3) 다층 플렉스 PCB:

다층 플렉시블 PCB 보드의 여러 구리 층은 양면 보드의 경우와 마찬가지로 도금된 관통 구멍으로 결합됩니다. 다층 플렉시블 PCB에는 여러 개의 개별 구리 층과 유전체 층이 포함됩니다.

다층 플렉시블 회로 기판을 사용하는 이점 중 하나는 여러 기능을 갖춘 설계의 자유입니다. 제조업체는 복잡한 설계 요구 사항이 있는 사람들에게 사용할 수 있습니다. 휴대전화, 위성, 카메라 및 보청기의 구성 요소를 만드는 데 사용됩니다.

현재 JLCPCB 제조 생산 부서의 서비스는 높은 정밀도와 품질 관리로 최대 2층 플렉스 PCB를 설계할 수 있습니다.

PCB를 얼마나 구부릴 수 있나요?

"PCB를 얼마나 구부릴 수 있는가?"라는 질문은 쉽게 답할 수 있는 질문처럼 보일 수 있지만, 그렇게 간단하지는 않습니다. PCB를 구부리면 회로 기판, 구리 트랙, 솔더 패드의 강도가 떨어질 수 있습니다. PCB의 최대 굽힘 반경은 설계 재료와 PCB 두께에 따라 달라집니다. 0.4mm면 PCB를 90도 구부리기에 충분합니다. 일부 PCB는 최대 20번까지 구부릴 수 있지만, 회로 기판을 한 번 이상 구부리지 않는 것이 좋습니다. 기판 두께에 따른 PCB의 최대 굽힘 각도 공식은 다음과 같습니다.

예를 들어, 90도 굽힘을 수행하면 회로가 손상될 가능성이 커집니다. 마지막으로 굽힘 반경이 1mm를 초과하지 않도록 하십시오. 플렉스 소재로 PCB를 최대 180도까지 구부릴 수 있습니다. 그러나 권장 한계를 넘어 구부리려고 하면 회로 기판이 파손될 수 있습니다.

플렉시블 PCB의 구조:

세 가지 Flexible PCB에는 단일 레이어, 이중 레이어 및 다중 레이어 회로가 포함됩니다. 단일 레이어 Flex PCB의 주요 요소는 다음과 같습니다.

1) 유전체 기판 필름: PCB의 기본 소재로 볼 수 있습니다. 널리 사용되는 소재로는 고온 저항성이 특징인 폴리이미드(PI)가 있습니다.

2) 전기 도체: 여기에는 회로의 흔적이 포함되며, 구리 호일은 단일/다층 인쇄 회로 기판 생산에서 표면 도체 층으로 사용됩니다.

3) 보호 마감: 유기 필름과 접착제로 구성됩니다. 커버 필름의 기능은 완성된 유연 회로 도체 부분을 보호하는 것입니다.

4) 접착 재료: 접착 필름의 한 종류는 다양한 접착 유형과 두께 사양을 가지고 있습니다. 접착 필름은 다층 보드의 층간 접착 및 절연에 사용됩니다.

Flex PCB 설계에서 Stiffener의 역할:

FPC(Flexible Printed Circuit)의 강화재는 일반적으로 폴리이미드나 FR4와 같은 재료로 만들어진 단단한 층으로, 유연한 PCB의 특정 영역에 추가됩니다. 커넥터 영역이나 장착 지점과 같은 섬세한 영역에서 구부러지거나 휘는 것을 방지하기 위해 기계적 지지와 보강을 제공합니다. 강화재는 내구성을 개선하고, 고응력 영역에서 신뢰성을 향상시키며, 중요한 섹션에서 FPC의 전체 폼 팩터를 유지하는 데 도움이 됩니다.

유연한 인쇄 회로 기판을 위한 설계 팁:

1. 두께가 다른 FPC를 작업하는 동안 최대 굽힘 반경을 염두에 두십시오.

2. 기판이나 오버레이가 구부러지는 부분에서는 불연속성을 피하십시오.

3. 눈물방울을 추가하면 관통 구멍이 더 안정적이고 단단해집니다.

4. PCB의 주요 전자 회로 아래에 강화재를 사용합니다.

5. PCB 모서리가 찢어지는 것을 방지하기 위해 모서리를 둥글게 만들고 조금 더 크게 만듭니다.

6. 강화재 주변에는 에칭 표시가 가능하지만, 실크스크린 표시는 불가능합니다.

설계와 관련된 자세한 내용은 Arduino 보드의 완전 굽힘 PCB 에 대한 전체 기사를 참조하세요 .

플렉시블 PCB의 장점:

유연한 회로 기판은 많은 이점을 제공하며, 이것이 PCB와 관련하여 전자 제품 제조업체 사이에서 인기 있는 선택이 된 이유입니다. 전자 부품에 플렉스 회로를 사용하는 몇 가지 주요 이점은 다음과 같습니다.

유연성:  이러한 유형의 PCB는 쉽게 구부러지고 꼬일 수 있습니다. 따라서 3D 공간에서 이동하고 확장할 수 있어 효과적인 와이어 연결로 구성 요소를 통합하기가 더 쉽습니다.

경량성: FPC의 크기와 무게는 단단한 PCB에 비해 가볍기 때문에 높은 신뢰성과 고밀도 제품에 적합합니다.

내구성: 플렉스 회로는 최대 360도까지 구부릴 수 있습니다. 진동과 충격의 영향을 견뎌낼 수 있어 모든 애플리케이션에서 성능이 향상됩니다.

열 안정성: 기판이 얇고 가벼워서 열을 쉽게 발산할 수 있습니다. 플렉스 회로는 최대 400 ° C 의 고온에 노출될 수 있습니다.

신호 무결성: 더 나은 EMI(전자기 면역성)로 높은 기계적 저항성과 높은 대기 요인에 대한 저항성을 제공할 수 있습니다.

플렉시블 PCB의 단점:

유연한 회로 기판은 현대 전자 제품에 수많은 이점을 제공하지만 고려해야 할 몇 가지 문제점이 있습니다.

● 본 플렉스 PCB의 조립 공정은 복잡합니다.

● PCB기판에서 발생하는 작업 및 결함은 수리하기 어렵습니다.

● 취급시 파손의 가능성이 높습니다.

● 플렉스 PCB는 기존 PCB 설계에 비해 약간 더 비쌉니다.

● 플렉스 PCB는 긁힘에 민감합니다.

● 무황 플라스틱에 적합한 보관 조건이 필요합니다.

플렉시블 PCB의 응용 분야:

유연한 PCB는 다재다능함, 신뢰성, 공간 절약 특성으로 인해 다양한 분야에서 사용됩니다.

가전제품: 플렉스 PCB는 소형, 경량 설계에 사용되어 구성 요소를 효율적으로 연결합니다. 스마트워치, 피트니스 트래커 및 기타 웨어러블 기술에 유연성과 내구성을 위해 사용됩니다. 고성능 연결을 위해 소형 디지털 및 아날로그 혼합 신호 장치에 통합됩니다.

자동차 산업 : ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)를 통해 자동차의 센서와 제어 장치 간의 효율적인 통신을 보장합니다. 자동차 엔터테인먼트 시스템에서 안정적인 연결을 제공합니다. LED 헤드라이트와 실내 조명에 사용되어 컴팩트한 디자인과 유연성을 제공합니다.

의료 및 헬스케어 기기: FPC 고밀도 연결은 MRI 및 CT 스캐너와 같은 기기의 크기를 줄이는 데 도움이 됩니다. 보청기 및 기타 착용형 모니터링 기기를 포함하여 작고 복잡한 디자인에서 컴팩트하고 안정적인 연결을 제공하여 편안함과 유연성을 제공합니다.

산업용 애플리케이션: 움직이는 부품이 있는 로봇 팔과 기계에서 유연성과 내구성을 제공합니다. 산업용 센서와 제어 장치가 포함된 자동화 시스템에서 효율적이고 컴팩트한 연결을 보장하여 안정적인 성능을 제공합니다.

왜 항상 유연한 PCB를 사용하지 않는 걸까요?

유연한 PCB는 설계 다양성과 공간 절약과 같은 이점을 제공하지만 기존의 단단한 PCB에 비해 비용이 더 많이 들기 때문에 모든 애플리케이션에 이상적이지는 않습니다. 또한 제조가 더 복잡하고 조심스럽게 다루지 않으면 손상되기 쉽습니다. 구부러지거나 접을 필요가 없는 더 간단한 설계에는 유연한 PCB가 필요하지 않을 수 있으므로 이러한 경우 단단한 PCB가 더 경제적이고 내구성 있는 선택이 됩니다. 또한 플렉스 회로는 종종 고전력 처리 및 기계적 안정성 측면에서 제한이 있습니다.

결론

의심할 여지 없이, 유연한 회로 기판은 많은 산업에서 더 강력하면서도 휴대성이 뛰어난 제품을 만드는 데 필수적이 되었습니다. 다른 기존 옵션은 플렉스 회로의 유연성과 정확성과 비교할 수 없습니다. 항공기, 의료 기기, 자동차, 심지어 일상 생활에서 사용하는 부품도 기능을 손상시키지 않고도 가벼워지기 위해 유연한 회로 기판에 의존합니다. 기술이 향상되고 제품이 계속 혁신됨에 따라 플렉스 PCB는 다양한 산업에서 만든 제품의 회로 기판을 만드는 데 있어 주요 선택으로 남을 것입니다.