소개
플렉시블 인쇄 회로 기판(PCB)은 플렉스 회로라고도 하며 기존의 단단한 PCB를 뛰어넘는 고급 기능을 제공합니다. 유연한 구조로 굽힘, 접힘 및 동적 굽힘이 가능하여 현대 전자 제품에 필수적입니다.
플렉시블 PCB 기술 개요:
재료 및 구조:
1.기판: 우수한 열 및 전기적 특성을 위한 폴리이미드 또는 폴리에스터.
2.전도성 층: 압연 어닐링 또는 전기 증착 구리.
3.접착제 및 커버레이: 보호 및 안정성을 위한 아크릴 또는 에폭시 기반 접착제.
주요 특성:
1.유연성: 손상 없이 굽히고 비틀 수 있는 능력.
2.내구성: 진동 및 기계적 응력에 대한 저항성.
3.경량: 장치 무게 감소.
설계 고려 사항:
1.굽힘 반경: 응력 파괴 방지.
2.트레이스 라우팅: 응력을 최소화하기 위한 신중한 라우팅.
3.층 스택업: 기계적 특성 및 신호 무결성을 최적화.
유형 및 응용 분야:
1.단면: 간단한 응용 분야.
2.양면: 더 복잡한 설계.
3.: 고밀도 상호 연결.
4.Rigid-Flex: 유연한 섹션과 단단한 섹션을 결합.
장점:
공간 절약, 경량, 높은 유연성, 커넥터 감소.
제한 사항:
초기 비용이 높고 제조가 복잡하며 기계적 손상 가능성이 있음.
Flex 대 Rigid PCB:
유연성: Flex PCB는 구부러지고 Rigid PCB는 구부러지지 않음.
내구성: 동적 애플리케이션에는 Flex, 정적 애플리케이션에는 Rigid.
비용: Flex PCB는 비용이 더 많이 들지만
전체 시스템 비용을 줄일 수 있음.
1.미래 트렌드:
2.웨어러블 기술: 수요 증가.
3.첨단 소재: 성능 개선.
4.소형화: 더 작고 복잡한 장치.
유연한 PCB 기술을 이해하면 전자 제품에서 플렉스 회로를 효과적으로 활용하여 성능을 향상시키고 혁신적인 애플리케이션을 구현할 수 있습니다.
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플렉시블 PCB
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플렉스 어셈블리
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듀폰 소재
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2층 FPC
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다층 FPC
플렉스 PCB란?
플렉스 PCB 또는 플렉서블 인쇄 회로 기판은 폴리이미드나 폴리에스터와 같은 플렉서블 폴리머 소재로 만든 유전체 베이스 레이어를 사용합니다. 전도성 구리 트레이스가 이 플렉서블 베이스 레이어에 적층되어 얇고 구부러질 수 있는 회로 기판이 만들어집니다. 유리 섬유 강화재를 사용하는 단단한 PCB와 달리 플렉스 PCB는 사용 중에 동적으로 구부러지고 휘어질 수 있어 최신 전자 애플리케이션에 고유한 이점을 제공합니다.
플렉스 PCB의 일반 이름:
플렉스 회로
플렉서블 회로
플렉서블 인쇄 회로
플렉스 인쇄
플렉스 PCB의 주요 속성:
플렉서블: 구조물에 맞게 구부리고, 비틀고, 접을 수 있습니다.
경량: 매우 얇은 플렉서블 소재로 만들어져 전체 장치 무게가 줄었습니다.
동적: 손상 없이 반복적인 구부러짐, 굴림, 접힘을 견딜 수 있습니다.
내구성: 수백만 번의 플렉스 사이클을 견디도록 설계되어 장기적인 안정성을 보장합니다.
통합: 상호 연결 자체가 구성 요소 역할을 하여 설계를 간소화할 수 있습니다.
공간 절약: 소형 제품과 긴밀하게 통합하여 공간 활용을 최적화합니다.
사용자 정의 가능: 특정 설계 요구 사항을 충족하도록 모든 2D 모양으로 제작할 수 있습니다.
응용 분야 및 이점: 플렉스 PCB는 기존의 단단한 보드가 물리적 및 전기적 요구 사항을 충족할 수 없는 소형 휴대용 전자 장치에 특히 적합합니다. 스마트폰, 웨어러블 기술, 의료 기기, 항공 우주 전자 장치와 같은 응용 분야에서 일반적으로 사용되는데, 이는 유연성, 내구성, 복잡하고 제한된 공간에 맞는 능력 때문입니다. 플렉스 PCB의 고유한 특성을 활용하여 설계자는 보다 혁신적이고 효율적인 전자 제품을 만들 수 있습니다.
유연한 PCB 소재 및 구조
유연한 인쇄 회로 기판(PCB)은 고유한 소재와 구조 기술로 설계되어 고유한 기능을 구현합니다. 플렉스 회로 구축의 핵심 구성 요소는 다음과 같습니다.
유전체 유연 기판: 기본 유전체 층은 전도성 트레이스의 기초를 형성합니다. 적절한 유연 기판 소재를 선택하는 것이 중요합니다. 일반적인 옵션은 다음과 같습니다.
폴리이미드(캡톤): 가장 인기 있는 선택, 고온 정격, 우수한 내화학성.
폴리에스터(PET): 비용이 저렴하고 적당히 고온 정격.
폴리아미드: 저온에서도 유연성을 유지합니다.
플루오로폴리머(PTFE): 우수한 내화학성, 비교적 비쌈.
액정 폴리머(LCP): 고주파, 낮은 신호 손실.
폴리이미드는 내구성, 열적 특성, 비용 대비 효과 비율이 높아 가장 널리 사용되는 기판 소재입니다.
구리 호일: 초박 압연 어닐링 구리 호일이 기본 기판에 적층됩니다. 플렉스 PCB의 일반적인 호일 두께는 12μm~35μm(0.5oz~1oz)입니다. 가장 얇은 옵션은 유연성을 극대화하기 위해 전류 전달 요구 사항에 따라 선택됩니다.
도체: 구리 호일은 리소그래피 공정을 사용하여 패턴화하여 필요한 전도 경로 또는 트레이스를 만듭니다. 일반적으로 플렉스 PCB 도체 제작에는 감산 공정이 사용됩니다.
커버레이: 얇은 유연한 유전체 커버레이는 절연 및 보호를 위해 도체 층 위에 적층됩니다. 커버레이 두께는 일반적으로 25~50μm입니다. 커버레이의 일반적인 소재에는 캡톤 또는 폴리에스터 필름이 있습니다.
본딩 접착제: 아크릴 또는 에폭시 기반 접착 필름은 기본 기판을 구리 호일과, 커버레이를 도체와 결합합니다. 이러한 접착제는 유연성을 유지하면서도 효과적인 접착력을 보장합니다.
강화재: 열 응력으로 인한 플렉스 PCB의 주름이나 좌굴을 최소화하기 위해 다층 구조에 추가 유전체 강화 층을 통합할 수 있습니다.
마감 및 코팅: 솔더 마스크는 절연 및 산화 방지를 위해 도체 패턴을 코팅합니다. 핫 에어 솔더 레벨링(HASL)과 같은 표면 마감은 추가 보호를 위해 노출된 패드에 적용할 수 있습니다.
이러한 특수 소재와 구조 기술을 활용하여 유연한 PCB는 현대 전자 장치의 복잡한 물리적 및 전기적 요구 사항을 충족하는 데 필요한 특성을 달성합니다.
플렉시블 PCB의 주요 특성
유연한 PCB는 재료와 구조 방법에서 파생된 고유한 특성을 가지고 있어 다양한 고급 애플리케이션에 적합합니다.
두께: 전체 두께는 단순한 단층 구조의 경우 12μm에서 복잡한 다층 보드의 경우 약 180μm까지 다양하여 매우 얇고 가벼운 회로를 구현할 수 있습니다.
굽힘 반경: 플렉스 PCB는 두께의 3배까지 좁은 반경으로 구부릴 수 있습니다. 일부 구조의 경우 두께의 10배까지 동적 굽힘이 가능합니다.
내열성: 폴리이미드 기반은 최대 400°C의 내열성을 제공하여 플렉스 PCB가 리플로우 솔더링 온도를 견딜 수 있습니다. 다른 재료는 더 낮은 최대 온도를 제공합니다.
내화학성: 기판은 조립 및 솔더링 공정 중에 사용되는 일반적인 플럭스 및 용매에 대한 우수한 내화학성을 제공합니다.
무게: 가벼운 폴리이미드 또는 폴리에스터 기판은 플렉스 PCB를 동등한 단단한 라미네이트보다 80-90% 더 가볍게 만듭니다.
고주파 성능: 짧은 신호 경로와 얇은 유전체는 우수한 고주파 성능을 제공합니다. 액정 폴리머(LCP)와 같은 기판은 우수한 RF 특성을 제공합니다.
전류 정격: 구리 두께는 전류 전달 용량을 제한하며 일반적인 플렉스 회로 구조의 경우 일반적인 연속 전류 정격은 약 0.5A~5A입니다.
적절한 재료를 신중하게 선택하고 설계 규칙을 준수함으로써 유연한 PCB의 특성을 최적화하여 특정 애플리케이션 요구 사항을 충족하고 다양한 전자 장치에서 안정적인 성능을 보장할 수 있습니다.
유연한 PCB 설계 고려 사항
신뢰할 수 있는 유연한 PCB를 설계하려면 다음과 같은 전문 가이드라인을 통해 동적 굽힘 측면을 해결해야 합니다.
트레이스 폭 및 간격: 동적 영역에서 좁은 트레이스에 대한 더 넓은 간격은 균열을 방지하는 데 필수적입니다. 간격 대 트레이스 폭의 비율은 2:1이 권장됩니다.
굽힘 반경: 트레이스를 굽힘 축에 수직으로 라우팅합니다. 정적 굽힘의 경우 최소 3배의 기본 두께를 유지하고 동적 굽힘의 경우 10배를 유지합니다.
커버레이 공극: 트레이스가 노출된 곳에서 공극을 최소화하여 마모를 방지합니다. 특히 동적 굽힘 영역에서 그렇습니다.
보강: 굽힘 중 좌굴 및 주름을 방지하기 위해 다층 영역에 강화재를 사용합니다.
접착제: 동적 플렉스 애플리케이션에서 내구성을 위해 아크릴과 같은 고성능 유연한 접착제를 사용합니다.
비아: 드릴 구멍 가장자리에서 균열이 전파되는 것을 방지하기 위해 적절한 환형 링이 있는 눈물방울 모양의 비아를 사용합니다.
모서리: 응력 집중을 줄이기 위해 더 높은 반경으로 날카로운 트레이스 모서리를 둥글게 합니다. 모서리에 각진 트레이스를 피하십시오.
패드: 둥근 직사각형 또는 원형 패드를 활용하고 넥다운이 있는 굽힘 영역에는 열 완화 패드를 사용하십시오.
이러한 지침을 따르면 플렉스 PCB는 수백만 번의 굽힘 주기를 견딜 수 있도록 설계되어 다양한 응용 분야에서 긴 제품 수명과 안정성을 보장할 수 있습니다.
일반적인 플렉스 PCB 유형 및 응용 분야
플렉스 PCB는 상호 연결 및 패키징 애플리케이션을 위한 다양한 구성으로 다재다능합니다.
플렉시블 상호 연결: 힌지나 슬라이드 위에 PCB, 디스플레이 및 모듈을 연결하기 위해 도체 트레이스를 활용하여 동적 움직임을 수용합니다.
플렉시블 케이블: 압연 플렉스 기판의 병렬 도체 트레이스는 신호, 데이터 및 전원 상호 연결을 위한 고밀도 리본 케이블을 만듭니다.
멤브레인 스위치: 초박형 터치 감응 제어 스위치를 위해 도체 트레이스, 스페이서 및 유연한 오버레이를 통합합니다.
플렉스 리지드 보드: 복잡한 리지드 구조를 유지하면서도 콤팩트하게 접을 수 있는 리지드 섹션과 플렉시블 영역을 결합합니다.
플렉시블 히터: 플렉스 기판의 니켈-크롬 합금 트레이스는 다양한 가열 애플리케이션을 위한 얇고 적응성 있는 가열 패드와 블랭킷을 형성합니다.
응용 분야:
1.의료 기기
2.웨어러블 기기
3.로봇 및 산업용 기계
4.가전제품
5.자동차 전자 제품
6.항공우주 및 군사 시스템
플렉스 PCB는 소형, 경량, 동적 기능을 갖추고 있어 다양한 산업에서 혁신적인 설계를 가능하게 합니다.
플렉스 PCB의 이점 및 장점
다음은 유연한 PCB 기술이 제공하는 몇 가지 주요 이점입니다.
동적 플렉싱 - 수백만 번의 움직임 사이클을 견뎌내어 단단한 PCB에서는 불가능한 롤링, 비틀기, 접기가 가능합니다.
모양에 맞춤 - 단단한 보드와 달리 제품 윤곽 및 하우징과 긴밀하게 통합할 수 있습니다.
경량 - 단단한 라미네이트에 비해 매우 낮은 질량으로 휴대하고 착용할 수 있는 장치를 사용할 수 있습니다.
얇은 폼 팩터 - 작은 공간에 맞는 소형, 로우 프로파일 회로로 더 얇은 제품을 사용할 수 있습니다.
내구성 - 유연한 구조는 진동과 기계적 충격에 강합니다.
고밀도 - 외부 케이블 및 커넥터를 피하면서 상호 연결을 통합합니다.
사용자 정의 모양 - 무제한 2D 모양 및 윤곽으로 생산할 수 있습니다.
부드럽고 유연 - 완전한 전자 시스템을 패브릭에 통합할 수 있습니다.
신뢰성 - 적절한 설계로 플렉스 수명 동안 일관된 성능을 제공합니다.
비용 절감 - 커넥터를 제거하고 조립을 간소화하며 총 제품 비용을 낮춥니다.
제한 및 과제
유연한 PCB 기술은 많은 장점을 제공하지만 다음과 같은 한계도 있습니다.
제한된 층과 밀도 - 일반적으로 1-6층은 더 간단한 회로만 허용합니다. 고밀도 다층 플렉스는 아직 개발 중입니다.
낮은 전류 정격 - 구리 두께는 일반적으로 5A 미만의 전류 전달 용량을 제한합니다.
어려운 조립 - 유연한 기판에 적합한 특수 SMT 공정이 필요합니다.
마모되기 쉽습니다 - 부적절한 동적 플렉스 간격은 균열과 도체 고장을 일으킵니다.
백킹 구조가 필요합니다 - 플렉스 회로는 전체 시스템 통합을 위해 단단한 프레임이나 인클로저에 조립해야 합니다.
열 관리 문제 - 절연 폴리머 기판은 열 발산을 방해합니다.
환경적 손상에 취약 - 따라서 추가 보호 캡슐화가 필요합니다.
건전한 설계 관행과 재료의 발전으로 이러한 한계는 플렉스 PCB 기능을 확장하기 위해 끊임없이 해결되고 있습니다.
유연한 PCB의 미래 동향
앞으로, 유연한 PCB 기술의 진화는 몇 가지 주요 추세와 함께 진전될 것으로 예상됩니다.
더 얇은 구조: 1밀의 유연한 층 두께로 한계를 뛰어넘어 성능을 저하시키지 않고 굽힘성을 향상시킵니다.
더 작은 기능: 더 좁은 트레이스 폭과 2밀까지의 간격을 통해 소형 전자 장치에서 더 높은 통합 밀도를 구현합니다.
개선된 소재: 차세대 애플리케이션의 요구 사항을 충족하는 뛰어난 전기적 및 고주파 성능을 위해 액정 폴리머(LCP)와 같은 고급 기판을 도입합니다.
미세 피치 구성 요소: 유연한 PCB에서 초미세 피치 IC의 직접 표면 실장을 용이하게 하여 소형 폼 팩터 장치에서 소형화 및 기능을 지원합니다.
고밀도 플렉스: 최대 12개의 전도성 층이 있는 유연한 다층 보드를 개발하여 전자 설계에서 향상된 기능과 복잡성을 제공합니다.
패시브 임베딩: 유연한 층 내에 얇은 임베디드 저항 및 커패시터를 통합하여 공간을 최적화하고 신호 무결성을 개선합니다.
신축성 회로: 늘어나고 변형될 수 있는 유연한 PCB를 가능하게 하는 새로운 소재를 탐구하여 웨어러블 전자 장치와 생물의학 응용 분야에서 새로운 가능성을 엽니다.
부가 가공: 기존의 삭감 에칭에서 인쇄 또는 도금과 같은 부가 제조 방법으로 발전하여 제조의 정밀도와 효율성을 향상시킵니다.
3D 구조 플렉스 회로: 평면 밖 플렉스 회로 구조를 제조하는 혁신적인 기술로, 보다 복잡하고 맞춤형 전자 조립이 가능합니다.
이러한 추세가 재료 과학 및 제조 역량의 발전과 결합됨에 따라 유연한 PCB 기술은 혁신을 촉진하여 다양한 산업에서 전례 없는 설계와 기능을 가능하게 합니다.
결론 및 요약
1.플렉스 PCB 기술은 유연하고 가벼우며 역동적인 회로를 위해 특수 소재와 구조를 활용합니다.
2.폴리이미드는 전도성을 위해 초박형 구리 호일과 결합된 주요 유연 유전체 기판으로 두드러집니다.
3.플렉스 PCB는 총 두께의 3~10배에 이르는 좁은 굽힘 반경을 지원하여 다양한 설계 애플리케이션을 용이하게 합니다.
4.설계 고려 사항은 최적의 동적 플렉스 성능과 안정성을 보장하는 데 중요합니다.
5.플렉스 회로는 유연성과 내구성이 필요한 소형 및 휴대용 전자 기기에 널리 사용됩니다.
6.플렉스 PCB는 고유한 장점을 제공하지만 층 수, 밀도 및 전력 처리 기능 측면에서 한계가 있습니다.
7.지속적인 발전은 더 얇은 프로파일, 더 높은 밀도 및 향상된 성능을 달성하는 것을 목표로 합니다.
8.고유한 기능과 장점을 갖춘 플렉서블 PCB는 다양한 산업에서 전자 제품 소형화를 주도하는 핵심 상호 연결 솔루션으로 계속 확장될 것입니다.