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Rigid-flex PCB 이해: 이점, 응용 분야 및 제조

GlobalWellPCBA가 제공하는 다양한 유형의 Rigid-flex PCB

가이드에 액세스하려면 아래에서 Rigid-flex PCB를 선택하기만 하면 됩니다.

소개

Rigid-Flex PCB는 가전제품 및 전자제품에 일반적으로 사용됩니다. 이는 견고한 PCB와 유연한 PCB의 조합입니다. 이는 하나의 Rigid-Flex PCB에서 Rigid 및 Flex PCB의 복잡한 이점을 얻을 수 있음을 의미합니다. Rigid-Flex PCB를 사용하는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 기계적 지원은 주요 이점이지만 향상된 구성 요소 장착도 목표로 삼을 수 있습니다. 

단단하고 복잡한 PCB의 듀오이기 때문에 이 PCB의 한 부분은 구부릴 수 있고 다른 부분은 구부릴 수 없다는 것이 분명합니다. 이는 가벼울 뿐만 아니라 공간을 적게 차지하므로 자동차, 항공우주 및 기타 산업 장치에 사용할 수 있습니다. 이번 포스팅을 통해 Rigid-Flex PCB에 대해 자세히 알아보겠습니다. 

리지드 플렉스 PCB

논의를 시작하기 전에 Rigid-Flex PCB를 정의해 보겠습니다. Rigid-Flexible PCB에는 Rigid PCB와 유연한 PCB가 모두 포함되어 있습니다. 이들은 다층 PCB 중 하나입니다. 우리는 애플리케이션의 특성과 기능에 따라 이러한 PCB를 더욱 복잡하게 만들 수 있습니다. 이러한 PCB의 복잡한 특성으로 인해 설계 시 주의를 기울여야 한다는 것은 의심의 여지가 없습니다. Rigid-Flex PCB의 복잡성은 설계 개발의 부주의로 인해 나중에 성능이 저하될 수 있음을 보여줍니다. 이 PCB의 가장 좋은 점은 PCB를 설계하는 동안 3D 공간을 자유롭게 사용할 수 있다는 것입니다. 따라서 이러한 보드에 단단한 부품이 있어도 비틀림과 회전이 가능합니다. 

Rigid-flex PCB 작업

Rigid-flex PCB는 나머지 PCB와 비교하여 작동 방식이 다릅니다. 우리는 이러한 PCB에 폴리이미드와 FR4를 포함한 두 가지 기판을 모두 사용합니다. 따라서 이들은 동적으로 작동하고 모든 면에서 전자 장치의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 여기서는 Rigid-Flex PCB의 기본 기능에 대해 간략하게 알아보겠습니다. 

  • 이 PCB의 견고한 부분은 보드에 기계적 강도를 추가하기 위한 것입니다.
  • 더 나은 구성 요소 장착을 위해 견고한 부분을 사용할 수도 있습니다. 
  • 보드를 통한 열 방출은 단단한 면을 통해서도 가능합니다.
  • 플렉스 부분은 보드, 구성 요소, 레이어 및 견고한 세그먼트 간의 상호 연결을 개발하기 위한 것입니다.
  • 견고한 PCB와 유연한 PCB 모두 에칭을 위해 전도성 레이어를 사용합니다.
  • 우리는 레이어를 수직으로 결합하기 위해 도금된 관통 구멍을 사용하며 이는 강성 세그먼트와 플렉스 세그먼트 모두에 적용됩니다.
  • 플렉스 부분은 부품 장착에 사용되지 않습니다.
  • 주변 요소를 손상시키지 않고 원하는 대로 플렉스 부분을 비틀고 돌릴 수 있습니다.
  • 이 외에도 우리는 Rigid-Flex PCB로 3D 구조를 개발할 수도 있습니다.

3D 구성을 개발하는 목적은 이러한 PCB의 견고한 부품이 제공하는 지지력을 강화하는 것입니다. 따라서 내구성을 높이는 설정 내에서 더 좋고 더 강력한 상호 연결을 생성할 수 있습니다. 라미네이션이라는 방법을 통해 경성 및 연성 PCB용 재료를 도입할 수 있습니다. 이 과정에서 재료가 적절하게 접착되어 열적, 기계적 문제가 전혀 발생하지 않도록 해야 합니다. 

Rigid-Flex PCB는 완벽한 디자인이 없으면 쓸모가 없으므로 다음은 명심해야 할 몇 가지 효과적인 팁입니다. 

  • 동적 굽힘을 달성할 수 있도록 유연한 레이어를 추적하는 것을 잊지 마세요.
  • 강체 세그먼트와 굴곡 세그먼트 사이에 과도한 전이 응력이 있어서는 안 됩니다.
  • 최적의 굽힘 반경 제어를 보장하는 것이 중요합니다. 
  • 강체 및 굴곡 세그먼트에는 두께 변동에 대해 충분한 공간이 제공되어야 합니다.

Rigid-flex PCB 설계 고려 사항

이러한 권장 사항을 따르면 완벽한 Rigid-Flex PCB를 개발할 수 있습니다. 방법을 살펴보겠습니다: 

  • 레이어 스택업

Rigid-Flex PCB의 레이어 스택업에 오류가 없어야 합니다. 강성 및 플렉스 레이어의 개별 수를 결정하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 디자인이 망가질 수 있습니다. 라우팅, 동적 굴곡, 부품 밀도와 같은 요소도 고려해야 합니다. 단단한 층의 라미네이트는 항상 FR4 및 유리 라미네이트여야 합니다. 유연한 레이어에는 유연한 유전체와 폴리이미드를 사용하는 것이 좋습니다. 또한 이러한 레이어를 결합하려면 추가 접착 레이어를 설정에 통합하는 것이 중요합니다. 테스트 시 스택업은 모든 면에서 두께, 임피던스 제어, 유연성 및 강성을 준수해야 합니다. 

  • 전환(Rigid-to-Flex)

여기서는 두 개의 세그먼트로 작업하고 있으므로 전환 세그먼트에서 파손 및 범프가 발생할 가능성이 더 높습니다. 따라서 이 전환을 주의 깊게 처리하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 두 부분이 모두 망가질 수 있습니다.

  • 전환 구성에는 테이퍼와 둥근 모서리를 사용하는 것이 더 좋습니다.
  • 환형 링은 넓어야 기계적 응력을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
  • 전이가 구리인 경우 원하는 성능을 위해 덮이지 않은 부분을 줄이는 것이 중요합니다. 
  • 예각보다는 곡선형 모서리를 권장합니다. 
  • 굽힘 반경

또 다른 중요한 것은 굽힘 반경입니다. 유연한 부분은 특정 길이의 굽힘 반경을 넘을 수 없으므로 Rigid-Flex PCB를 개발할 때 이를 고려해야 합니다. 너무 빡빡하면 구리 흔적이 깨질 수 있고 라미네이션이 망가질 수도 있는데, 이는 우리가 원하지 않는 현상입니다. 따라서 굽힘 반경과 관련된 합병증을 피하기 위해서는 구리 두께, 레이어 스택 및 동적 굴곡이 최적이어야 합니다. 

  • 부품 배치

PCB의 유연한 부분에는 부품을 표면 실장할 수 없다는 것을 이미 알고 계십니다. 따라서 이 작업을 수행하는 동안 부품이 유연한 부분에 미끄러져 PCB 구조가 손상될 수 없도록 해야 합니다. 또한 커넥터는 응력 구성요소이므로 커넥터와 전환 세그먼트 사이에 정확한 거리를 유지해야 합니다. 구리 영역은 과도한 열을 배출하는 데에도 상당한 공간을 차지합니다. 

  • 라우팅 

더 나은 결과를 얻으려면 다음 추적 팁을 염두에 두어야 합니다. 

  • 트레이스의 크기는 더 넓어야 하며 더 나은 동적 굽힘을 위해서는 적절한 간격이 있어야 합니다.
  • Rigid-Flex PCB에는 권장되지 않는 예각을 만들지 마십시오.
  • 중립 굽힘 축이 있는 경로를 설정하는 것이 더 좋습니다. 
  • 최적의 구리 밀도를 사용하고 설정 전반에 걸쳐 이를 유지하십시오.

Rigid-flex PCB 제조과정

산업용 등급의 Rigid-Flex PCB를 개발할 수 있는 방법은 다음과 같습니다.

  • 재료 준비

이 프로세스는 단단한 부품과 유연한 부품을 위한 재료를 조달하는 것부터 시작됩니다. 이러한 재료는 추가 가공 전에 적절한 세척 및 컨디셔닝을 거칩니다. 

  • 이미징

다음 단계는 전도성 패턴을 사용하여 내부 및 외부 레이어의 이미징을 시작하는 것이며 이를 위해 리소그래피와 에칭을 사용합니다. 이미징의 목적은 PCB 레이어에 패드와 트레이스를 개발하는 것입니다. 

  • 구멍 형성

구멍을 만드는 데는 드릴링이 중요하며 구멍을 뚫는 것도 가능합니다. 이 프로세스를 통해 부품 및 툴링 구멍과 같은 다양한 구멍을 만들 수 있습니다. 수직 상호 연결이 형성될 수 있도록 구리와 함께 도금합니다. 

  • 라미네이션

PCB 레이어를 정렬할 수 있도록 라미네이션은 중요합니다. 높은 온도와 제어된 압력이 이를 가능하게 합니다. 또한 현 시점에서는 두 부문 간의 유대 관계를 타협해서는 안 됩니다. 이를 강화하기 위해 우리는 매우 강력한 접착제를 사용합니다. 

  • 이미징

이제 외부 레이어를 이미지화할 시간이며 이 단계에서도 동일한 리소그래피 및 에칭 프로세스가 사용됩니다. 

  • 솔더 마스크 및 마감

솔더 마스크는 구리층을 부식 및 손상으로부터 보호하기 위한 것입니다. 이 시점에서는 패드와 트레이스를 라미네이트하지 않습니다. PCB만이 특성에 따라 표면 마감을 사용합니다. 일부 PCB는 ENIG를 사용하고 다른 PCB는 HASL, OSP 및 주석을 사용합니다. 

  • 싱귤레이션

또한 대형 PCB 패널을 배선해야 합니다. 이 단계에서는 Rigid-Flex PCB가 어떻게 나머지 PCB와 쉽게 식별할 수 있는 복잡한 구성을 가지고 있는지 보여줍니다. 

  • 테스트

테스트와 검사는 이 프로세스의 가장 중요한 단계입니다. 우리는 테스트를 통해 PCB를 향상시킬 뿐만 아니라 유해한 결함을 적시에 지적하고 수정합니다. 이를 가능하게 하기 위해 다양한 검사 방법을 사용할 수 있습니다. 그러나 자동 광학 검사라고도 불리는 AOI는 따라야 할 일반적인 프로세스입니다. 

  • 조립

필요할 때 Rigid-Flex PCB의 경우 3D 구성을 얻을 수 있습니다. 또한 조립하는 동안 사전 생산 단계에서 개발된 설계에 따라 구성 요소와 레이어가 장착됩니다. 

Rigid-flex PCB의 비용 측면

  • 레이어 수

논리는 간단합니다. 레이어가 많을수록 비용이 더 많이 듭니다. 이러한 이유로 Rigid-Flex PCB가 포함된 모든 다층 PCB는 가격이 저렴하지 않고 생산 비용도 소요됩니다. 

  • 패널 

패널 면적 활용도가 낮으면 비용이 증가합니다. 따라서 예산을 초과하지 않기 위해서는 공간을 효율적으로 활용하는 것이 중요합니다. 

  • 마감 및 코팅

다양한 표면 마감재를 저렴한 가격에 구입할 수 있지만 단점도 있습니다. 이러한 이유로 표면 마감도 이러한 PCB의 비용에 영향을 미칠 수 있습니다. 

  • 유연한 재료 종류

폴리이미드와 같은 PCB 재료는 가격이 비싸며 희귀하고 고급 재료를 사용하는 경우 주머니에 큰 흠집이 생길 수 있습니다. 

  • 등록 정확도

엄격한 추적과 더 높은 정확도를 목표로 하려면 고급 장비가 필요합니다. 따라서 이 장비에 액세스하려면 예산을 방해해야 합니다. 

  • 설계 복잡성

밀도가 높은 라우팅과 HDI 기능을 원할 경우 생산 비용도 증가합니다. 

  • 테스트

다양한 테스트 방법에는 많은 도구와 장비가 포함되며 이러한 이유로 생산자는 PCB 테스트에 예산을 초과해야 합니다. 

Rigid-flex PCB 사용의 이점

통합 포장

Rigid-Flex PCB를 사용하면 패키지 크기가 줄어드는 것은 분명합니다. 이러한 이유로 우리는 단일 Rigid-Flex PCB를 사용하여 공간을 절약할 뿐만 아니라 품질과 성능을 동시에 향상시키는 것을 목표로 할 수 있습니다. 

더 높은 신뢰성

Rigid-Flex PCB의 가장 좋은 점은 높은 신뢰성을 제공하여 고주파 및 강력한 전자 장치에 유용하다는 것입니다. 단일 장치에 두 개의 PCB를 사용하는 것은 기적과도 같습니다. 이러한 이유로 인해 성능을 위해 Rigid-Flex PCB에 의존하는 광범위한 응용 분야가 있습니다. 

요약

Rigid-Flex PCB는 전자, 자동차, 항공우주와 같은 분야를 유지하는 데 큰 혁신을 가져옵니다. 그 이유는 아주 간단합니다. 품질과 신뢰성. 이 외에도 공간 효율성과 강도도 이러한 PCB의 공통된 특징입니다. 이제 귀하의 향후 프로젝트에 Rigid-Flex PCB를 활용할 수 있기를 바랍니다!

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