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Rigid Flex PCB에 대한 궁극적인 가이드

개요

안건 리지드-플렉시블 PCB
최대 레이어 36L
내부 레이어 최소 추적/공간 3/3백만
외부 레이어 최소 추적/공간 3.5/4mil
내부 레이어 최대 구리 6온스
아웃 레이어 최대 구리 3온스
최소 기계 드릴링 0.15mm
최소 레이저 드릴링 0.1mm
종횡비(기계 드릴링) 12:1
종횡비(레이저 드릴링) 1:1
프레스핏 홀 공차 ±0.05mm
PTH 공차 ±0.075mm
NPTH 공차 ±0.05mm
카운터싱크 공차 ±0.15mm
보드 두께 0.4-3mm
보드 두께 공차(<1.0mm) ±0.1mm
보드 두께 공차(≥1.0mm) ±10%
임피던스 공차 단일 종단: ±5Ω(≤50Ω), ±10%(>50Ω)
차동: ±5Ω(≤50Ω), ±10%(>50Ω)
최소 보드 크기 10*10mm
최대 보드 크기 22.5*30인치
윤곽 공차 ±0.1mm
최소 BGA 700만
최소 SMT 7*10mil
표면 처리 ENIG, 골드 핑거, 침수 은, 침수 주석, HASL(LF), OSP, ENEPIG, 플래시 금, 경질 금 도금
솔더 마스크 그린, 블랙, 블루, 레드, 매트 그린
최소 솔더 마스크 클리어런스 150만
민 솔더 마스크 댐 300만
전설 흰색, 검정색, 빨간색, 노란색
최소 범례 너비/높이 4/23밀
변형 필렛 폭 1.5±0.5mm
보우 앤 트위스트 0.05%

GlobalWellPCBA에서 제공하는 다양한 유형의 Rigid Flex PCB

가이드에 액세스하려면 아래에서 Rigid Flex PCB를 선택하기만 하면 됩니다.

소개

Rigid Flex PCB 기술은 Rigid PCB와 유연한 회로를 결합하여 전자의 기계적 안정성과 후자의 적응성을 결합합니다. 

이러한 하이브리드 접근 방식을 통해 전자 장치는 전례 없는 소형화 및 신뢰성을 달성할 수 있으므로 Rigid-Flex PCB는 현대 전자 설계에 없어서는 안 될 요소가 되었습니다.

Rigid Flex PCB란 무엇입니까?

Rigid Flex PCB는 단일 통합 장치 내에 견고하고 유연한 요소를 통합한 하이브리드 회로 기판입니다. 이 설계를 통해 PCB는 일부 섹션을 견고하게 유지하면서 다른 섹션은 구부리거나 구부릴 수 있으므로 다양한 전자 장치의 공간적 제약과 기능적 요구 사항을 수용할 수 있습니다. 

유연한 섹션은 일반적으로 실패 없이 반복적인 굴곡을 견딜 수 있는 폴리이미드와 같은 고성능 소재로 만들어집니다. 

FR4와 같은 재료로 구성되는 견고한 영역은 구조적 지지를 제공하고 대부분의 전자 부품을 수용합니다.

플렉스 vs. 리지드 vs. 리지드-플렉스 PCB

Flex, Rigid Flex 및 Rigid PCB의 차이점은 주로 구성, 유연성, 애플리케이션 적합성 및 비용 영향에 있습니다.

견고한 PCB

  • 건설: 견고하고 유연성이 없는 기판(일반적으로 FR4)으로 제작되었습니다.
  • 유연성: 구부리거나 구부리지 마십시오. 폼 팩터가 고정된 애플리케이션에 적합합니다.
  • 적용 적합성: 내구성과 경제성으로 인해 다양한 전자 기기에 널리 사용됩니다.
  • 비용: 특히 대량 생산 시 일반적으로 생산 비용이 저렴합니다.

플렉스 PCB

  • 건설: 폴리이미드와 같은 유연한 기판을 기반으로 제작된 PCB는 다양한 모양에 맞춰질 수 있습니다.
  • 유연성: 구부리고 접을 수 있어 공간이 제한적이거나 독특한 모양의 응용 분야에 이상적입니다.
  • 적용 적합성: PCB를 구부려야 하는 동적 애플리케이션이나 무게와 공간 절약이 중요한 장치에 가장 적합합니다.
  • 비용: 특수 재료와 제조 공정이 필요하기 때문에 견고한 PCB보다 가격이 비쌉니다.

리지드 플렉스 PCB

  • 건설: 단일 PCB 내에 견고한 섹션과 유연한 섹션을 결합한 하이브리드 보드입니다.
  • 유연성: 플렉스 회로의 유연성과 함께 견고한 PCB의 구조적 안정성을 제공하여 좁거나 틀에 얽매이지 않는 공간에 맞는 복잡한 설계를 가능하게 합니다.
  • 적용 적합성: 내구성과 PCB의 일부를 구부리거나 접는 기능이 모두 필요한 복잡한 전자 장치에 이상적입니다.
  • 비용: 일반적으로 설계 및 제조 복잡성으로 인해 가장 비싼 옵션이지만 커넥터와 개별 배선을 제거하여 전체 조립 비용을 줄일 수 있습니다.

Rigid-Flex PCB의 장점

  • 공간 절약: Rigid-Flex PCB는 구부리거나 접어서 좁은 공간에 맞출 수 있으므로 전자 장치 내에서 사용 가능한 공간을 최적으로 활용하여 보다 컴팩트한 장치 설계가 가능합니다.
  • 충격 및 진동 저항: Rigid-Flex PCB의 유연한 부분은 충격과 진동을 흡수하여 특히 가혹한 조건에 노출된 전자 장치의 내구성과 수명을 향상시킵니다.
  • 가볍고 비용 효율적: 여러 커넥터와 케이블이 필요하지 않은 Rigid-Flex PCB는 전자 장치의 무게와 제조 비용을 모두 줄여 더 가볍고 비용 효율적입니다.
  • 간단하고 빠른 조립 과정: Rigid-Flex PCB는 조립 공정을 간소화하고 생산 시간을 단축하며 오류 가능성을 최소화하여 생산 일정을 단축하고 제품 품질을 향상시킵니다.
  • 높은 신뢰성: 솔더 조인트와 기계적 커넥터를 줄이면 오류 지점 가능성이 낮아지고 Rigid-Flex PCB가 장착된 장치의 신뢰성과 성능이 향상됩니다.
  • 쉬운 테스트: Rigid-Flex PCB는 조립 전에 철저한 테스트를 거쳐 제조 공정 초기에 문제를 식별하고 수정하여 최종 제품의 높은 품질과 신뢰성에 기여합니다.

Rigid-Flex PCB의 유형

리지드 플렉스 인쇄 회로 기판(PCB)은 현대 전자 설계의 초석이 되었으며 리지드 및 연성 PCB 기술의 고유한 장점을 모두 제공합니다.

여기에서는 다양한 Rigid-Flex PCB에 대해 자세히 알아보고 해당 특성, 응용 분야 및 설계 고려 사항을 살펴봅니다.

  • 단면 Rigid-Flex PCB

  • 특징: 양쪽에 절연층이 있는 하나의 전도성, 강성 또는 유연성 층.
  • 신청: 최소한의 굽힘이 필요한 단순하고 밀도가 낮은 설계에 적합합니다.
  • 장점: 비용 효율적이고 간단하며 복잡하지 않은 응용 분야의 공간 절약에 이상적입니다.
  • 양면 Rigid-Flex PCB

  • 특징: 유연한 기판 양면에 전도성 층이 있어 보다 복잡한 회로 설계가 가능합니다.
  • 신청: 적당한 복잡성과 구성 요소 밀도가 필요한 소비자 전자 제품 및 의료 기기에 사용됩니다.
  • 장점: 추가 구성 요소와 상호 연결을 지원하여 복잡성과 유연성의 균형을 유지합니다.
  • 다층 Rigid-Flex PCB

  • 특징: 여러 층의 견고하고 유연한 회로가 함께 적층되어 고밀도 및 복잡한 설계를 수용합니다.
  • 신청: 소형 폼 팩터와 고성능이 요구되는 항공우주, 군사, 의료 기기의 고급 애플리케이션에 이상적입니다.
  • 장점: 최고의 디자인 유연성과 성능을 제공하며 여러 기능을 작은 공간에 통합하는 데 적합합니다.
  • 강성-유연성 복합 PCB

  • 특징: 견고한 회로와 유연한 회로가 복잡하게 상호 연결되어 원활한 통합을 제공하는 특수 유형입니다.
  • 신청: 고속 통신 장치와 같이 견고한 부분과 유연한 부분 사이의 견고한 연결이 필요한 특정 응용 분야에 맞게 맞춤 설계되었습니다.
  • 장점: 복잡한 산업 장비 및 통신 장치에 맞게 설계된 탁월한 전기적 성능과 기계적 안정성.
  • 디자인 고려 사항

프로젝트에 대해 Rigid-Flex PCB 유형을 선택할 때 다음을 포함한 여러 가지 설계 고려 사항을 고려해야 합니다.

  • 회로의 복잡성: 회로가 복잡할수록 다층 또는 복합 설계가 필요할 가능성이 높습니다.
  • 유연성 요구 사항: 굽힘 정도와 빈도는 단면, 양면 또는 다층 디자인 간의 선택에 영향을 미칩니다.
  • 구성 요소 밀도: 고밀도 설계에는 모든 구성 요소를 수용하기 위해 양면 또는 다층 Rigid-Flex PCB가 필요할 수 있습니다.
  • 비용 제약: 단면 Rigid-Flex PCB는 일반적으로 양면 및 다층 PCB보다 가격이 저렴합니다.

Rigid-Flex 설계의 과제

  • 복잡한 설계 규칙: Rigid-Flex PCB를 설계하려면 전기적 성능과 기계적 제약의 균형을 맞추는 복잡한 규칙을 탐색해야 하며, 견고한 섹션과 플렉스 섹션 간의 세부 계획 및 호환성 고려 사항이 필요합니다.
  • 굽힘 반경 고려사항: 유연한 부분이 손상 없이 구부러질 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 굽힘 반경이 너무 작으면 기계적 응력과 고장이 발생할 수 있으므로 내구성을 위해 최적의 굽힘 반경 계산이 필요합니다.
  • 재료 선택: 적절한 재료를 선택하는 것은 유연성, 내구성 및 전기적 성능의 원하는 균형을 달성하는 데 중요하며, 유연성 영역에는 폴리이미드를, 단단한 부분에는 FR4와 같은 특성을 기반으로 선택합니다.
  • 신호 무결성 및 EMI: 특히 플렉스 영역에서 전자기 간섭을 최소화하면서 신호 무결성을 유지하려면 신호 품질을 보존하기 위한 신중한 라우팅, 차폐 및 접지 기술이 필요합니다.
  • 열 관리: 견고한 부분과 유연한 부분의 다양한 열 동작을 고려하고 열 비아 및 외부 냉각 솔루션과 같은 방법을 사용하려면 효과적인 열 방출 전략이 필수적입니다.
  • 조립 및 제조: 하이브리드 구조는 조립 및 제조 과정에서 복잡성을 가져오며, 고유한 처리 및 테스트 요구 사항에 맞게 조립 라인의 전환 영역 및 조정에 특별한 주의가 필요합니다.
  • 기계적 신뢰성: 플렉스 섹션이 반복적인 굽힘 및 굴곡을 견딜 수 있도록 보장하려면 엄격한 기계적 테스트와 재료 선택, 트레이스 레이아웃 및 보호 코팅에 대한 고려 사항이 필요합니다.
  • 테스트 및 검사: Rigid-Flex PCB의 고유한 구조에 테스트 방법론을 적용하려면 동적 특성을 수용할 수 있는 특수 테스트 장비와 검사 기술이 필요합니다.
  • 제조 가능성을 위한 설계(DFM): 혁신적인 설계와 제조 가능성의 균형을 맞추려면 설계자는 생산 능력과 한계를 고려해야 하며 설계를 최적화하기 위해 제조업체와 협력해야 하는 경우가 많습니다.
  • 환경적 요인: 습기 및 온도 변동과 같은 환경 조건을 견딜 수 있도록 PCB를 설계하려면 저항성 재료 선택, 보호 코팅 적용, PCB 특성에 대한 생태학적 영향 고려가 필요합니다.

Rigid-Flex PCB 보드를 만드는 방법은 무엇입니까?

Rigid-Flex PCB의 제조 공정은 견고하고 유연한 PCB 제조에 사용되는 기술을 결합하여 복잡하고 미묘합니다. 

이 프로세스에서는 최종 제품이 최고의 품질 및 기능 표준을 준수하도록 각 단계에서 정밀하고 신중한 계획이 필요합니다.

  • 재료 선택

제조 공정의 첫 번째 단계는 PCB의 견고한 부분과 유연한 부분 모두에 적합한 재료를 선택하는 것입니다. 

폴리이미드와 같은 소재는 유연한 영역에서 탁월한 유연성과 열 안정성으로 인해 선호됩니다. FR4와 같은 재료는 기계적 강도와 비용 효율성으로 인해 단단한 단면에 일반적으로 사용됩니다.

  • 교련

재료가 선택되면 다음 단계는 비아 및 부품 리드용 구멍을 만드는 드릴링입니다.

구멍의 배치와 크기는 설계 사양에 따라 결정되며, 레이어와 구성 요소가 올바르게 정렬되도록 정확성을 유지하는 것이 중요합니다.

  • 구리 도금

드릴링 후 보드는 구리 도금을 거쳐 드릴링된 구멍과 보드 표면에 얇은 구리 층을 추가합니다. 구리 도금의 두께는 보드의 전기적 요구 사항을 충족하도록 신중하게 제어됩니다.

  • 회로 패터닝

회로 패터닝에는 회로 설계를 보드에 전송하는 작업이 포함됩니다. 이는 기판에 포토레지스트를 도포하고 회로 패턴을 나타내는 마스크를 통해 빛에 노출시킨 다음 현상하여 노출되지 않은 포토레지스트를 제거하고 기판에 회로 패턴을 남기는 포토리소그래피와 같은 다양한 방법을 통해 달성할 수 있습니다.

  • 에칭

에칭은 회로 경로를 형성하는 구리만 남기고 보드에서 원하지 않는 구리를 제거합니다.

이는 일반적으로 보호되지 않은 구리를 용해하는 화학적 에칭 용액을 사용하여 수행됩니다. 원하지 않는 구리만 제거하고 나머지 회로는 정확하게 정의되도록 주의를 기울여야 합니다.

  • 점검

에칭 후 보드에 결함이나 설계 사양과의 차이가 있는지 검사합니다. 여기에는 회로 경로가 올바르게 형성되고 단락이나 개방이 없는지 확인하기 위한 육안 검사, 자동 광학 검사(AOI) 및 전기 테스트가 포함될 수 있습니다.

  • 솔더 마스크, 실크 스크린 및 표면 마감

솔더 마스크는 회로를 보호하고 부품 솔더링 중에 전도성 트레이스 사이의 우발적인 솔더 브리징을 방지합니다.

그런 다음 실크스크린 레이어를 추가하여 PCB의 구성 요소 위치 및 기타 정보에 라벨을 붙입니다.

마지막으로 구리 트레이스에 표면 마감 처리를 적용하여 산화를 방지하고 납땜성을 향상시킵니다.

  • 테스트

제조 공정의 마지막 단계는 PCB의 기능과 성능을 검증하는 테스트입니다. 

여기에는 보드가 모든 필수 사양 및 성능 기준을 충족하는지 확인하기 위한 연속성 테스트, 절연 저항 테스트 및 기능 테스트가 포함될 수 있습니다.

Rigid Flex PCB의 응용

경질 연성 인쇄 회로 기판(PCB)은 경질 PCB의 견고성과 연성 회로의 적응성을 결합한 혁신적인 설계 덕분에 다양한 산업 분야에서 틈새 시장을 개척해 왔습니다. 

  • 가전: Rigid-Flex PCB는 유연하고 내구성이 뛰어난 특성을 통해 공간을 최적화하고 제품 신뢰성을 향상시켜 스마트폰 및 휴대용 장치와 같은 가전 제품에서 세련되고 컴팩트한 디자인을 가능하게 합니다.
  • 의료 기기: 의료 부문에서 Rigid-Flex PCB는 웨어러블 건강 모니터 및 진단 장비를 개발하는 데 매우 중요하며 의료 환경을 견디면서 정밀성, 신뢰성 및 인체공학적 설계를 준수하는 기능을 제공합니다.
  • 항공우주: 항공우주 애플리케이션은 진동 및 온도 변동을 포함한 극한 조건에 대한 저항성으로 인해 Rigid-Flex PCB의 이점을 활용하므로 신뢰성이 가장 중요한 조종석 계측 및 위성 시스템에 적합합니다.
  • 자동차: 자동차 산업은 대시보드 디스플레이, 인포테인먼트 시스템, 고급 운전자 지원 시스템(ADAS)에 Rigid-Flex PCB를 활용하여 역동적이고 가혹한 자동차 환경에서 견고성과 유연성을 중요하게 생각합니다.
  • 웨어러블 기술: 스마트워치 및 피트니스 트래커와 같은 웨어러블 기술은 일상적인 착용에 편안하고 일상적인 사용을 견딜 수 있을 만큼 내구성이 뛰어난 컴팩트하고 인체공학적인 디자인을 위해 Rigid-Flex PCB를 사용합니다.

결론

Rigid Flex PCB는 전자 회로 설계의 중추적인 혁신을 대표하며 기존 PCB가 따라올 수 없는 유연성, 신뢰성 및 공간 효율성의 조합을 제공합니다.

기술이 계속 발전함에 따라 차세대 전자 장치를 구현하는 역할이 확대되어 현대 전자 설계의 초석이 될 것입니다.

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GlobalwellPCBA에서는 PCB 조립 및 제조 전문가가 아닙니다. 우리는 혁신과 성공의 파트너입니다. 품질, 효율성 및 비교할 수 없는 고객 서비스에 대한 당사의 노력은 다양한 산업 분야의 수많은 프로젝트를 지원하여 최고 수준의 목표를 달성하도록 보장합니다.

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