유연 인쇄 회로 기판(Flexible PCBs)은 좁거나 동적인 공간에 맞게 굽힐 수 있습니다. 기기 소형화를 위해 구리층이 유연한 필름 기판 위에 배치되어 제작됩니다. 이러한 PCB는 카메라, 스마트폰 및 의료 기기에서 일반적으로 사용되며, 신호 전송의 신뢰성을 유지하면서 설계의 유연성을 제공합니다.
유연 인쇄 회로는 기기의 크기와 무게를 줄여 제품을 얇고 가볍게 만들며, 착용형 기기의 편안함과 내구성을 향상시킵니다. 케이블과 커넥터를 줄여 조립 공정을 단순화하고 생산 효율을 개선합니다. 유연 PCB는 움직임과 스트레스에 강하며 전기자동차, 드론, 스마트홈 등 다양한 분야에서 널리 사용되며 제조 기술 발전을 선도하고 있습니다.
다음 내용에는 유연 PCB의 주요 유형, 구조, 장단점이 포함되어 있으며, 강성 PCB와의 비교도 포함되어 있습니다.
유연 회로 기판은 전력을 전달하고 신호를 전송하는 구리선을 갖춘 유연한 필름을 기판으로 한 얇은 회로 기판입니다. 기판은 공간 제약에 맞춰 감싸거나 형태에 따라 굽힐 수 있습니다. 유연 PCB 기판은 강성 PCB가 공간적 또는 동적 요구사항을 충족할 수 없을 때 이상적인 선택입니다.
하드 기판을 사용하는 강성 PCB에 비해 유연 PCB는 장치의 움직임이나 좁은 공간에 적응하기 위해 휠 수 있으며, 커넥터와 케이블 수를 줄이고, 무게를 감소시키며 조립을 단순화할 수 있습니다.
유연한 PCB는 기판으로 폴리이미드 또는 폴리에스터 필름을 사용하는 경우가 많습니다. 구리박은 접착제를 사용해 기판에 라미네이트 처리되며, 커버레이는 배선을 보호하고 휨 성능을 유지합니다. 강성판은 부품의 국부적 지지대 역할을 하며, 커버레이는 절연성과 강도 향상을 위해 사용됩니다. 적용 요구사항에 따라 층 수와 두께를 조정하여 유연성과 내구성의 균형을 맞춥니다. 이는 카메라, 휴대폰, 웨어러블 기기, 센서, 의료용 스캐너, 스마트 안경 및 드론 등 다양한 분야에 적용됩니다. 자동차 산업에서는 계기판 및 센서에 사용되며, 항공우주 분야에서는 경량성과 휨성능 덕분에 사용되며, 움직이는 부품이 있는 로봇에도 적용 가능합니다.
기능 |
능력 |
| 기판 |
폴리이미드 폴리에스터 PTFE |
| 층 수 | 1~12층 |
| 기판 두께 | 12~125 μm |
| 구리 두께 | 12/18/35/70 μm |
| 커버레이 | PI+접착제~25~50 μm |
| 단일 층 두께 | 0.08~0.2 mm |
| 다층 두께 | ≥0.15 mm |
| 최소 선 폭 | 3~5 mil(0.075~0.127 mm) |
| 최소 라인 간격 | 3~5 mil(0.075~0.127 mm) |
| 최소 기계 아퍼처 | 0.15~0.2 mm |
| 최소 레이저 아퍼처 | 0.1 mm |
| 솔더 마스크 | ≥3 mil(0.075 mm) |
| 커버레이 클리어런스 | ≥3 mil (0.075 mm) |
| 표면 처리 | ENIG, OSP, Immersion Tin/Silver |
| 내열성 | 260℃/20s |
| Dk | 3.2~3.5（@1MHz） |
| Df | ≤0.02 |
| 플렉스 수명 | ≥100,000회 |
| 차원 허용 |
±0.1mm(외형) ±10%(두께) |
| 완제품 포장 |
폼 버블 패드 정전기 방지 가방 |
플렉시블 회로 기판은 여러 가지 형태로 제공되며 전자 부품 및 장치에서 널리 사용되고 있습니다. 다음은 구체적인 소개입니다:
구리 회로는 기판의 한 측면에만 배치됩니다. 폴리이미드 필름이 신호를 전달하며, 커버 필름은 보호 및 굽힘 식별 기능을 제공합니다. 구조가 초박형이고 저비용으로, 기본 회로에 적합합니다. 일반적인 응용 분야는 센서 배선, LED 라이트 스트립, 기본 신호 연결입니다. 배선 하네스와 무게를 줄이기 위해 보통 한 번만 굽히거나 직선 상태로 유지하는 것이 요구됩니다. 제조가 간단하여 소량 생산에 적합합니다. 단점은 배선 용량이 제한적이고, 복잡한 배선의 경우 점퍼 또는 외부 배선이 필요하며, 단일층 배선 시 교차를 피해야 하고 보강판으로 인해 두께가 증가한다는 점입니다.
구리 회로는 기판의 양면에 배치되며, 스루 홀 또는 마이크로 비아를 통해 층간 연결이 이루어집니다. 동일한 크기에서 배선 밀도가 더 높고, 양면 커버필름으로 보호됩니다. 가볍고 얇은 상태를 유지하면서 중간 수준의 복잡한 신호를 처리할 수 있습니다. 일반적인 응용 분야로는 바코드 스캐너, 카메라 배선, LED 백라이트 패널 등이 있습니다. 장점으로는 전원 및 신호선을 분리하여 배선이 보다 유연하다는 점이 있습니다. 단점으로는 제조 공정(드릴링, 전기도금)이 더 복잡하며 단면 기판에 비해 비용이 더 많이 드는 것입니다. 설계 시 주의할 핵심 사항은 굽힘 영역에 스루 홀을 배치하지 않도록 하는 것이며, 제조사에서 제공하는 굽힘 영역 설계 규칙(예: 배선 폭 및 간격)을 준수하여 장기적인 신뢰성을 확보해야 합니다.
세 개 이상의 구리 도체층이 포함되어 있으며, 이들은 유연한 절연층에 의해 분리되어 있습니다. 내부층은 전원층 및 접지층으로 구성되어 소음을 줄일 수 있습니다. 블라인드 홀(blind hole) 또는 매설 홀(buried hole)을 통한 상호 연결로 공간을 절약할 수 있습니다. 전체적으로 커버필름으로 보호됩니다. 고속 회로, RF 모듈 및 소형 카메라 모듈 연결에 적합합니다. 장점으로는 전원, 접지, 신호가 얇은 구조에 통합되어 신호 무결성이 우수하며 EMI 저항성이 뛰어납니다. 단점은 제조 비용이 높고 공정이 복잡하다는 점입니다. 설계의 핵심은 층 수가 두께 및 공정을 결정한다는 점이며, 주요 신호는 내부층에 배치되어야 합니다. 층 수가 증가할수록 최소 굽힘 반경을 증가시켜야 하며, 신뢰성과 유연성 사이의 균형을 맞출 필요가 있습니다.
모든 유연한 설계는 유연한 기판을 기반으로 이루어집니다. 정적 유연 기판은 단 한 번의 설치 및 굽힘만 필요한 경우(예: 카메라 및 휴대폰)에 사용되며, 비용이 저렴합니다. 동적 유연 기판은 반복적인 굽힘이 필요한 위치(예: 힌지 및 접이식 화면)에 사용됩니다. 이러한 경우에는 수천 번의 굽힘 사이클을 견딜 수 있도록 특별히 설계되어야 하며, 구리선의 응력을 줄이고 중립 굽힘 라인을 설정해야 합니다. 재질 선택(기판, 커버 필름, 구리 두께)은 굽힘 요구사항 및 비용 예산에 따라 달라집니다.
보강판이 있는 유연회로기판(플렉시블 PCB)에서, 보강판(소재: FR4, 폴리이미드, 금속판)은 접착제를 사용하여 유연기판의 특정 영역에 고정됩니다. 이는 보다 무거운 부품(예: 커넥터, 칩)을 지지하고, 국부적인 평탄도와 강도를 증가시키며, 굽힘에 의한 납땜 부위 균열을 방지하는 역할을 합니다. 적용 위치는 커넥터 패드, 부품 하부, 기판 가장자리 및 테스트 포인트입니다. 설계 시 고려사항으로는 보강판 영역을 미리 확보하여 인접 굽힘 영역에 영향을 주지 않도록 해야 하며, 접착력이 강하고 내열성이 있어야 하며, 전이 영역의 커버필름은 매끄러워야 하고, 국부 두께 증가는 조립 및 납땜 공정 조정을 고려해야 합니다.
강성 기판 영역과 유연한 영역을 단일 구조로 통합합니다. 제조 과정에서 유연한 층이 강성 부품에 압착됩니다. 이 방식의 장점은 강성 영역을 연결하기 위한 추가 케이블이 불필요하다는 점이며, 국부적인 강성 지지가 가능하면서도 유연한 연결을 유지할 수 있어 중량이 줄어들고, 공간이 절약되며, 조립이 간소화됩니다. 주로 항공우주, 의료용 임플란트, 군사 장비에 사용됩니다. 특별한 요구사항으로는 고정밀 적층 및 정렬 기술이 필요합니다. 설계의 핵심 포인트는 초기 단계에서 기계적 적합성과 굽힘 경로를 정의하는 것이며, 하이브리드 구조 설계를 지원하는 CAD 툴이 필요합니다.
코어는 유연한 기판 필름(예: 폴리이미드)으로 구성된다. 코어 위에는 동박을 적층하여 회로를 형성한다. 접착제는 동층이 기판에 단단히 부착될 수 있도록 한다. 보호 필름은 외부 층으로 사용되어 습기와 마모로부터 보호하고 유연성 수명을 연장시킨다.
굽힘 반경은 유연 기판의 최대 굽힘 능력을 측정하는 기준입니다. 일반적인 규칙은 "굽힘 반경 ≈ 기판 두께 × 10"입니다. 예를 들어: 두께가 0.1mm인 기판의 경우 최소 굽힘 반경은 1mm입니다.
한 번만 굽히는 경우에는 두께 × 5와 같이 더 작은 반경도 허용됩니다.
반복 굽힘이 필요한 경우에는 최소 반경을 엄격히 지켜야 하며, 그렇지 않으면 재료 피로로 인한 파단이 발생하기 쉽습니다. 재료는 성능에 영향을 미칩니다. 폴리이미드는 내열성과 반복 굽힘 저항성이 우수하며, 폴리에스터는 저비용으로 정적 용도에 적합합니다. 구리 호일이 얇을수록 유연성이 더 좋습니다.
주요 기능은 패드(커넥터, 부품, 테스트 포인트)에 국부적인 평탄성과 기계적 지지를 제공하는 것입니다. 굽힘 응력으로 인해 납땜 부위가 균열되지 않도록 방지합니다. 견고한 접착을 위해서는 내열 접착제가 필요합니다.
사용 재료: FR4(저비용), 폴리이미드(우수한 열 팽창 계수 일치), 알루미늄 시트(고강도). 강성판은 박리가 발생하지 않도록 정밀하게 절단하고 모서리 처리(테이프/커버링 필름 감기 등)를 해야 함.
배선 계획: 전류 용량 및 강성을 좌우하는 선폭과 굽힘 시 단락을 방지하기 위한 선간 간격을 조기에 결정해야 함. 굽힘 영역의 배선은 매끄러운 곡선 형태로 구성해야 함.
굽힘 영역 가공: 핵심 신호선 및 스루 홀은 피해야 함. 주요 네트워크는 안정된 영역에 배치.
부품 배치: 우선 굽힘 영역이 아닌 곳에 배치. 굽힘 영역 근처에 배치할 경우, 플렉서블 커넥터 또는 ZIF 소켓 사용을 고려해야 함.
설계 도구: 적층 모델링, 응력 분석, 굽힘 시뮬레이션 기능을 지원하는 플렉서블 설계용 CAD 도구를 사용하여 기계 설계와의 협업을 용이하게 해야 함.
유연한 PCB 기술은 공간 절약, 중량 감소 및 조립 단순화를 통해 설계 가능성 확대. 단면, 양면, 다층 또는 엄지-유연 기판 중 귀하의 요구에 맞는 유형을 선택하십시오. 합리적인 소재 선정, 배선 계획 및 굽힘 설계를 통해 동작 환경에서도 신뢰성을 확보하십시오.
PCBasic와 같은 제조사들은 전문 기술과 빠른 프로토타이핑 및 대량 생산 지원을 제공합니다. 적절한 유형의 유연 기판을 선택하면 움직이는 부품이 있는 얇고 가벼운 전자 장치를 효율적이고 신뢰성 있게 개발할 수 있습니다.
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