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적층형 Rigid-Flex PCB

  • 계층형-강성-플렉스-PCB

글로벌웰PCBA에 오신 것을 환영합니다.

PCB 프로토타입 및 제조 분야에서 10년 이상 경력을 쌓아온 당사는 품질, 배송, 비용 효율성 및 기타 까다로운 요구 사항 측면에서 다양한 산업 분야의 고객 요구 사항을 충족하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 

세계에서 가장 경험이 풍부한 PCB 제조업체 중 하나인 당사는 PCB 요구 사항의 모든 측면에서 최고의 비즈니스 파트너이자 좋은 친구임을 자랑스럽게 생각합니다.
맞춤문의

개요

안건 견고한 플렉스 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 ±0.15mm
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%

단일 레이어 PCB는 빠르게 과거의 일이 되어가고 있습니다. 오늘날에는 가장 단순한 PCB에서만 이를 목격할 수 있습니다. 적층형 PCB, 특히 Rigid-Flex PCB가 더 널리 사용됩니다. 이는 원하는 대로 구부리고 구부릴 수 있는 기능을 제공할 뿐만 아니라 향상된 기능도 제공합니다. 

이 기사를 통해 우리는 기능, 디자인 고려 사항, 제조 및 산업 전반에 걸친 적용에 대해 배울 것입니다. 

그러나 적층형 Rigid-Flex PCB를 진행하기 전에 Rigid-Flex PCB가 무엇인지 이해하는 것이 매우 중요합니다.

Rigid-Flex PCB란 무엇입니까?

간단히 말하면 Rigid-Flex PCB는 견고한 회로 기판과 연성 회로 기판의 품질을 모두 통합하고 나타내는 인쇄 회로 기판입니다. 두 가지를 성공적으로 결합하면 결과 PCB가 편안하게 구부러지고 가장 혹독한 작동 환경을 견딜 수 있습니다.

이제 계층화된 형태를 정의해 보겠습니다.

적층형 Rigid-Flex PCB란 무엇입니까?

레이어드 리지드 플렉스 PCB는 플렉스 보드와 리지드 PCB의 장점을 활용하기 위해 여러 레이어 또는 리지드 및 플렉스 회로가 결합된 일종의 리지드 플렉스 보드입니다.

각 레이어는 해당 애플리케이션에 맞게 의도된 대로 작동하는 PCB를 형성하기 위해 신중하게 선택됩니다.

Rigid-Flex PCB의 레이어 수는 1에서 100까지입니다. 여러 제조업체 덕분에 이제는 훨씬 빠른 속도로 PCB 프로토타입과 어셈블리를 쉽게 만들 수 있습니다. 프로세스가 약간 복잡하기는 하지만 다양한 산업 분야에 맞게 구축하는 데는 아무런 방해가 없습니다. 

노란색 유연한 커넥터와 표면 실장 기술이 적용된 녹색 인쇄 회로 기판

적층형 Rigid-Flex PCB의 주요 특징

  • 우리가 알고 있듯이 적층된 Rigid-Flex PCB에는 구부러지거나 뻣뻣해질 수 있는 부품이 있습니다. 후자는 서로 겹쳐진 레이어가 특징입니다. 그 중 일부는 접지 역할을 하고 나머지는 신호를 전달하기 위해 결합됩니다. 
  • 단단한 부분은 유연한 부분만큼 얇지 않습니다. 그러나 이는 견고한 PCB 섹션의 내부 레이어와 동일한 방식으로 구성됩니다.
  • 단단한 부분 사이에 신호를 생성하는 것은 플렉스 리본입니다. 따라서 이를 가능하게 하려면 반환되는 전류를 위한 접지면 외에도 최소한 하나의 레이어가 필요합니다.
  • 십자형 구리 패턴은 유연한 리본 위로 전원 또는 접지 연결을 늘리는 데 사용됩니다. 이는 PCB를 매우 유연하게 만듭니다. 
  • 플렉스 리본에 구성요소를 직접 배치할 수 있습니다. 하지만 오버레이 바로 위에 신호 레이어가 있는 경우에만 해당됩니다. 오버레이가 항상 신호 레이어에 있는지 확인하세요. 버튼 도금 방법도 사용할 수 있습니다. 
  • 구성 요소를 포함할 필요는 없습니다. 오버레이 아래에 신호 레이어가 있는 경우 구성 요소를 플렉스 리본에 직접 배치할 수 있습니다. 솔더 랜드는 오버레이 아래의 신호 레이어에 있어야 합니다. 부품을 장착하는 대안은 부품 아래에 도금된 스루홀 비아(버튼 도금이라고도 함)를 사용하는 것입니다.
  • 구성 요소 또는 중요한 기능은 플렉스 리본 굽힘 영역에 직접 배치됩니다.
  • 올바른 레이어 정렬을 사용하여 강체 및 플렉스 섹션이 간소화됩니다. 모든 구성 요소는 회로에 고르게 쌓입니다. 

Layered Rigid-Flex PCB를 사용하는 이유는 무엇입니까?

이러한 적층형 Rigid-Flex PCB를 사용하면 다음과 같은 여러 가지 이점이 있습니다.

기능성 강화

많은 레이어를 사용하면 단일 레이어 Rigid-Flex PCB를 구성할 때보다 더 높은 회로 밀도를 얻을 수 있습니다. 또한 더 작은 공간에 더 복잡한 기능을 추가하는 것도 가능합니다.

공간 절약

적층형 Rigid-Flex PCB의 경우 PCB 조립에는 몇 가지 조립 단계만 포함됩니다. 그 안에 플렉스 PCB는 폴리이미드 필름을 사용합니다. 이러한 시트는 표면적을 줄이고 결과적으로 최종 PCB의 포장 크기를 낮춥니다. 또한 최종 회로의 무게도 훨씬 가벼워집니다.

여러 디자인을 하나로 통합할 수 있습니다. 이것은 공간을 절약하는 또 다른 방법입니다. 

디자인의 자유

Rigid-Flex 회로를 사용하면 사물을 3차원으로 구부리고 구부릴 수 있습니다. 이는 더욱 혁신적인 디자인을 만들 수 있다는 것을 의미합니다. 이러한 유연성을 통해 제조업체는 내구성이 뛰어나고 기능이 뛰어난 매력적인 제품을 만들 수 있습니다. 

조립비용이 더 저렴해요

많은 레이어가 관련되어 있으므로 조립 비용 상승에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 로봇, 기계 등의 형태로 자동화가 가능합니다. 이로 인해 제작 과정이 가속화되어 시간이 절약됩니다. 이를 통해 효율성도 향상됩니다.

더 듬직 해요

구성에는 많은 레이어가 포함되어 있지만 레이어형 Rigid-Flex PCB는 열 방출을 매우 잘 처리합니다. 레이어가 많을수록 신호의 정확한 라우팅을 허용하는 더 많은 구성 요소가 포함되어 신호 왜곡이 줄어듭니다. 이는 또한 보드 전체에서 일관된 성능을 보장하므로 신뢰성이 높습니다. 

더 높은 유연성

구부리고 구부릴 수 있는 능력은 다양한 바람직한 모양과 크기로 성형될 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 항공우주 시스템에서는 공간이 제한되어 있고 회로를 복잡한 모양에 맞춰야 합니다. 계층화된 Rigid-Flex 회로를 사용하면 불규칙한 표면에도 포함될 수 있습니다. 

이렇게 하면 공간을 최대한 활용하여 최적화할 수 있습니다. 

커넥터 수가 적음

연결은 기판에 직접 구성되거나 내장됩니다. 즉, 연결을 위해 별도의 커넥터 부품이나 전선이 필요하지 않습니다. 이러한 종류의 PCB 조립은 개별 부품을 최소화하여 공정을 단순화합니다. 실패할 위험도 적습니다. 

복잡한 회로와 유연한 커넥터가 보이는 파란색 다층 PCB

적층형 Rigid-Flex PCB 제조 공정

구축하기로 결정한 레이어 수에 따라 다음과 같은 몇 가지 고려 사항이 있습니다.

기판 재료

전반적인 성능, 내구성 및 유연성은 연성 PCB와 견고한 PCB를 만드는 데 사용되는 재료에 따라 달라집니다. 일반적으로 Flex PCB에는 전기적, 기계적 특성이 높은 UBE Upisel, Dupont Kapton과 같은 폴리이미드 필름이 사용됩니다. Arlon, Isola 및 Nelco와 같은 높은 Tg 재료는 견고한 회로를 만듭니다.

심지어 접합 필름도 PCB 설계에 맞게 맞춤화할 수 있습니다. 에폭시, 아크릴 및 니트릴 페놀릭이 잘 작동합니다. 내구성이 있는 코팅 흔적의 경우 액체 사진 이미지화 커버레이가 가장 좋습니다.

이를 선택하고 나면 다음 단계는 이를 준비하는 것입니다.

기본 재료 준비

Rigid-Flex 제조의 초기 단계는 라미네이트를 청소하는 것입니다. 표면은 구리층을 포함하며, 그 위에 접착층이 있을 수도 있고 없을 수도 있습니다. 진행하기 전, 철저한 세척을 통해 준비합니다. 

레이어 접착

기판 재료는 여러 층으로 배치됩니다. 이는 준비물, 구리 호일, 코어 및 접착제로 구성될 수 있습니다. 그런 다음 책과 기타 구성 요소를 정리하여 라미네이션 프레스로 이동합니다. 이 시점에서 높은 압력과 온도가 가해져 서로 결합됩니다. 

패턴 생성

외부의 구리층에 건조 필름을 붙이는 것부터 시작하세요. 액체 포토레지스트도 사용할 수 있습니다. 리소그래피 이미징의 도움으로 회로 패턴이 설정됩니다. 마지막으로 레지스트로 보호되지 않는 구리를 제거합니다. 이렇게 하면 회로의 도체 트레이스가 생성됩니다.

에칭

아시다시피 에칭은 회로에서 원하지 않는 구리를 제거하는 데 사용되는 프로세스입니다. 적층형 리지드 플렉스 회로를 구축할 때 적층된 각 면은 식각제 스프레이를 사용하거나 적층판에 멋진 식각욕을 제공하여 식각됩니다. 

기계적 드릴링

패드, 회로 홀, 비아 패턴 등 모든 드릴링 작업은 정밀한 기술을 사용하여 수행됩니다. 그런 다음 전기 도금 방법을 사용하여 이러한 구멍을 구리로 덮습니다. 이는 레이어 간의 연결을 형성합니다. 여기에 레이저 드릴링 방법의 예가 있습니다. 이는 많은 시간을 들이지 않고도 정확한 결과를 얻을 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 

구리 도금

이 절차를 통해 필요한 양의 구리 금속이 PTA(도금된 관통 구멍)로 방출됩니다. 이는 PCB에서 전기 연결을 만드는 데 도움이 됩니다. 

커버레이 적용

커버레이 물질로는 주로 폴리이미드(Polyimide)가 사용된다. 완료되면 스크린 인쇄 방식을 사용하여 인쇄 회로 기판 표면에 접착제를 추가합니다. 

라미네이션

적절한 양의 압력, 열 및 진공을 사용하면 커버레이가 올바르게 부착됩니다. 

보강재 적용

추가 라미네이션을 만들기 전에 국부 보강재를 적용하십시오. 그러나 설계에 필요한 경우에만 이 추가를 수행하도록 하십시오. 

납땜

납땜이 필요한 곳에 구멍이 생성됩니다. 그 후, 노출된 채로 남겨진 구리 필름을 침지 은 또는 ENIG로 덮습니다. 마지막으로 마크와 인쇄 라벨이 인쇄됩니다. 

플렉스 보드 절단

위의 추가 작업을 마친 후 이제 플렉스 보드를 생산 패널에서 분리할 차례입니다. 따라서 가장 쉽고 가장 널리 사용되는 두 가지 방법은 특수 블랭킹 나이프와 유압식 핀칭 방법입니다. 

확인

설명된 대로 위의 단계를 수행한 후 다층형 Rigid-Flex 보드의 효율성을 테스트합니다. 전기적으로 테스트하여 품질과 표준을 평가할 수 있습니다. 이는 제품이 설정된 설계 사양을 충족했는지 확인하는 데 도움이 됩니다. 테스트에 사용되는 몇 가지 일반적인 방법에는 그리드 테스트 시스템과 비행 프로브가 포함됩니다. 

레이블이 지정된 구성 요소와 전환 영역이 있는 플렉스 리지드 PCB의 레이어를 보여줍니다.

적층형 Rigid-Flex PCB의 유형

다음은 적층형 Rigid-Flex PCB의 몇 가지 예입니다.

  • 1개의 플렉스 레이어가 있는 2레이어 리지드
  • 1개의 플렉스 레이어가 포함된 3레이어 리지드
  • 2개의 플렉스 레이어가 포함된 4레이어 리지드
  • 2개의 플렉스 레이어로 구성된 4레이어 리지드 및 ZIF 연락처
  • 3개의 플렉스 레이어로 구성된 5레이어 리지드
  • 4개의 플렉스 레이어가 포함된 6레이어 리지드:

기억해야 할 몇 가지 사항

  • 회로를 사용하면 신호가 전자기 간섭을 방지하는 방식으로 와이어와 접지면을 구성할 수 있어야 합니다. 
  • 핀이 많은 PCB 보드에는 더 많은 신호 레이어가 필요할 수 있습니다. 그러나 레이어가 너무 많아 불필요하다고 생각되면 일부를 제거할 수 있습니다. 신호가 혼합되거나 문제를 일으키는 것을 막지 않는 방식으로 레이어를 배열하십시오.
  • 계층화된 Rigid-Flex PCB 보드에서는 서로 다른 계층이 신호와 전원/접지 영역 사이를 전환합니다. 그런 다음 유전체 코어 또는 프리프레그와 같은 재료로 분리됩니다. 이 설정은 전자기 간섭과 신호 혼합을 줄이는 데 도움이 되지만 열을 처리하는 것도 중요합니다.
  • 구성할 장치에 아날로그 부분과 디지털 부분이 모두 있는 경우 별도의 레이어에 보관하십시오. 접지면을 한 지점에만 연결하면 노이즈를 확인하는 데 도움이 됩니다. 아날로그 부품과 디지털 부품 모두 별도의 섹션을 갖도록 접지면을 설계할 수도 있습니다.
  • 디지털 부품과 아날로그 부품을 별도로 유지하기로 결정한 경우 두 부품 사이에 접지면을 배치하면 장벽 역할을 합니다. 아날로그 신호 레이어 옆에 아날로그 접지 평면을 배치하고 디지털 신호 레이어 옆에 디지털 접지 평면을 배치합니다. 이렇게 하면 각 신호 레이어가 자체 접지면에만 영향을 미치게 됩니다.
금색 트랙과 전자 부품용 윤곽선이 여러 개 있는 컷아웃이 있는 녹색 PCB

적층형 Rigid-Flex PCB의 응용

가전

구부리고 컴팩트한 디자인을 만들 수 있는 능력 덕분에 Layered Rigid-Flex는 태블릿, 노트북, 스마트폰, 웨어러블 기기와 같은 전자 장치에 매우 적합합니다. 

의료 기기

굽힘 및 굴곡 외에도 의료 장비에는 신체 움직임이 필요합니다. 레이어링과 결합된 Rigid-Flex 기술이 이를 가능하게 합니다. 이러한 장치의 예로는 심장 박동기, 보청기, 영상 장비 등이 있습니다.

자동차 산업

엔진 제어 도구, 내비게이션 도구, 센서 등 자동차의 여러 전자 시스템은 진동을 처리하고 최적으로 작동할 수 있을 만큼 견고해야 합니다. Rigid-Flex 회로는 이 두 가지를 모두 수행할 수 있어 자동차의 신뢰성을 더욱 높여줍니다.

국방 및 항공우주

이 부문은 험난한 지형입니다. 레이더, 항공전자공학, 미사일 유도 시스템과 같은 기계는 극도로 높은 온도와 진동 등 혹독한 환경 조건에서 작동해야 합니다. Rigid-Flex의 회로는 결과를 손상시키지 않으면서 이러한 까다로운 조건에서도 작동하도록 만들어졌습니다. 

산업용 장비

공장이나 기타 장소와 같은 장소에는 더 작은 공간에 맞으면서도 자유롭게 움직이고 기능할 수 있는 기계가 필요합니다. Rigid-Flex 기술을 사용하여 제어 시스템, 로봇 및 기기와 같은 장비가 만들어집니다. 이렇게 하면 상호 연결이 유연하고 독립적으로 구부러질 수 있습니다. 

이별의 생각

리지드 회로의 견고함과 플렉스 회로의 유연성을 결합함으로써 계층화된 리지드 플렉스 PCB는 다른 회로에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다. 이는 산업 전반에 걸쳐 혁신을 제공하는 중요한 발전입니다.

뿐만 아니라, 기술 발전은 새로운 한계를 뛰어넘고 그 범위를 확대할 것으로 예상됩니다. Layered Rigid-Flex PCB에 대한 자세한 내용은 당사 전문가에게 문의하세요.

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