강성-플렉스 PCB 대 플렉스 PCB

웨어러블 전자기기의 발전은 작고 곡선형의 케이스를 요구하며, PCB 및 항공우주 애플리케이션은 높은 신뢰성과 견고한 상호 연결을 요구합니다. 스마트폰이나 디지털 카메라와 같은 휴대용 전자기기는 폼팩터가 작고 가벼워야 합니다. 이러한 까다로운 과제는 휘어지고 휘어질 수 있는 경성 플렉스 인쇄 회로 기판(Rigid Flex-PCB)으로 해결됩니다. 기존 PCB는 경성 PCB일 뿐 유연하지 않습니다. 경성 플렉스 PCB는 설계자들이 가볍고 무게와 공간을 줄이며 성능을 향상시키는 더욱 복잡하고 견고하며 밀도 높은 PCB를 설계할 수 있도록 합니다. 따라서 경성 플렉스 PCB는 기술 산업에 이상적인 선택입니다.

강성-플렉스 PCB란 무엇인가?

리지드-플렉스 PCB는 플렉서블 기판과 리지드 기판 PCB 기술의 장점을 모두 활용하는 PCB 기술입니다. 즉, 이러한 PCB는 한쪽은 리지드하고 다른 한쪽은 플렉서블하여 쉽게 구부리거나 휘어질 수 있습니다. 리지드-플렉스 PCB는 설계자에게 다양한 응용 분야에서 3차원 형상을 설계할 수 있는 창의적인 자유를 제공합니다. 

강성 부분과 연성 부분은 모두 설계 시 고유한 목적을 갖습니다. 강성 부분은 구조적 지지력을 제공하고 모든 부품을 고정하는 역할을 합니다. 연성 부분은 두 개의 강성 영역 사이를 연결하고 PCB의 굽힘 및 접힘을 가능하게 합니다. 적용 분야에 따라 하나 이상의 연성 회로가 강성 기판에 부착됩니다. 

강성-연성 인쇄 회로 기판은 유연성, 소형 크기, 제한된 공간 조건 덕분에 의료 기기, 국방, 웨어러블, 가전 제품을 포함한 다양한 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

강성-유연성 PCB를 만드는 방법은?

플렉스(Flex)라는 용어는 부러지지 않고 구부러지고 휘어질 수 있는 PCB 유형을 의미하며, 리지드(Rigid)는 신뢰성과 견고성을 갖춘 PCB를 의미합니다. 리지드-플렉스 PCB의 제조 공정은 리지드 PCB보다 훨씬 복잡하지만, 기존 리지드 PCB보다 다양한 기능을 제공합니다.

강성 플렉스 PCB 기능

강성-연성 PCB를 사용하면 장치가 기존 PCB보다 여러 가지 기능을 더 많이 갖출 수 있습니다.

1.     향상된 신호 무결성: 강성-연성 PCB는 상호 연결을 최소화하여 노이즈와 전자기 간섭(EMI)을 줄여 신호 무결성 문제를 개선합니다.

2.     높은 신뢰성: 리지드-플렉스 인쇄 회로 기판은 납땜 접합부 수가 최소화되어 고장 위험을 줄여줍니다. 플렉서블 섹션의 특성상 PCB가 파손 없이 구부러지고 휘어질 수 있습니다. 이러한 보드의 유연성 덕분에 혹독한 환경 조건과 높은 기계적 응력을 견딜 수 있습니다.

3.     컴팩트하고 공간 효율적인 디자인: 리지드-플렉스 PCB 설계를 통해 제품에 필요한 커넥터와 케이블의 개수를 줄일 수 있습니다. 이를 통해 가볍고 스마트하며 컴팩트한 장치를 구현할 수 있어 의료 기기, 웨어러블 전자 기기, 항공우주 등 다양한 분야에 적합합니다. 

4.     향상된 기계적 안정성: 강성-유연성 보드의 유연성은 장치가 더 높은 기계적 응력을 견뎌낼 수 있는 능력을 높여주어 장치를 더 안정적으로 만들어줍니다.

강성 플렉스 PCB 제조 공정

리지드 플렉스 PCB를 이해하는 것은 장치에 적합한 고품질 리지드 플렉스 PCB를 설계하는 데 중요합니다. 리지드 플렉스 PCB 제조 공정에는 몇 가지 중요한 단계가 포함됩니다.

이는 제조 공정의 첫 단계로, 설계 엔지니어가 리지드 플렉스 PCB 스택을 정의하고 장치의 세부 회로도를 설계하는 단계입니다. 엔지니어는 이 단계에서 리지드 플렉스 PCB의 재질 및 굽힘 반경과 같은 요소도 고려하여 최종 거버 파일을 생성합니다. 설계자는 주로 Altium Designer와 Autodesk Eagle을 사용하여 리지드 플렉스 PCB를 설계합니다.

재료 선택은 경성-연성 PCB 제작에 있어 중요한 단계입니다. 이 단계에서 엔지니어는 경성 및 연성 PCB 부분에 사용할 재료를 선택합니다. 일반적으로 기판의 경성 부분에는 FR4 재료가, 연성 PCB 부분에는 폴리이미드 재료가 사용됩니다.

설계가 완료되면 레이저 또는 기계식 드릴링을 사용하여 PCB에 비아와 홀을 뚫습니다. 드릴링 후, 도금이라는 공정을 통해 얇은 구리 층을 증착하여 홀의 전기적 연결을 보장합니다. 도금 공정은 리지드 플렉스의 여러 층 간에 신호와 전력이 효과적으로 전달되도록 합니다. 리지드 플렉스 회로 기판은 레이저 또는 CNC 기계를 사용하여 최종 형상으로 절단됩니다.

이 단계에서는 PCB의 강성 및 연성 층을 극한의 온도와 기계적 응력 하에서 적층하여 강성-연성 PCB가 최대의 구조적 접합과 기계적 안정성을 갖도록 보장합니다.

이제 리지드 플렉스 PCB(Rigid-Flex PCB)가 부품 배치를 위한 준비가 되었습니다. 먼저, 부품 패드에 솔더 페이스트를 도포합니다. 표면 실장 기술(SMT)과 스루홀 기술(THT)을 사용하여 부품을 리지드 플렉스 PCB에 배치합니다. 마지막으로 리플로우 솔더링을 사용하여 부품을 지정된 패드에 부착합니다. 유연한 부분은 PCB 조립의 유연성을 보장하기 위해 폴리이미드로 코팅됩니다.

마지막으로, 리지드 플렉스 회로 기판은 전기적, 기계적 시험, 그리고 자동 광학 검사(AOI) 등 다양한 시험을 거칩니다. 리지드 플렉스 회로 기판의 전기적 시험은 잠재적인 단락 및 개방 회로를 식별합니다. 기계적 시험은 플렉스 PCB 기판이 굽힘 및 기계적 응력을 견뎌내는지 확인합니다. AOI는 리지드 플렉스 회로 기판의 제조업체 결함을 파악하는 데 사용됩니다. 마지막으로, 리지드 플렉스 기판이 모든 품질 기준을 충족하는지 확인하기 위한 품질 검사가 수행됩니다.

Rigid Flex PCB의 장점

강성 회로 기판은 대량 생산 및 비용 효율성과 같은 고유한 장점이 있는 반면, 강성 플렉스 PCB는 강성 PCB 조립에 비해 수많은 장점을 제공합니다. 

1.     유연한 디자인 : 리지드-플렉스 PCB는 설계자가 더욱 복잡하고 유연한 설계를 할 수 있도록 합니다. 소형 및 접이식 기기처럼 굽힘성과 유연성이 요구되는 애플리케이션에 가장 적합합니다. 리지드-플렉스 PCB의 굽힘성과 유연성 덕분에 설계자는 업계 요구에 맞춰 설계를 맞춤화할 수 있습니다.  

2.     소형 및 경량: 리지드-플렉스 어셈블리의 유연한 부분은 커넥터와 케이블 사용을 최소화하여 소형화 및 경량화를 실현합니다. 리지드-플렉스 PCB의 이러한 특성은 의료, 항공우주 및 웨어러블 기기에 이상적입니다. 예를 들어, 의료 산업에서 심장 환자를 위해 사용되는 심박 조율기는 소형화 및 유연한 설계를 요구합니다.

3.     공간 절약 및 효율성: 의료 및 항공우주 기기와 같은 많은 응용 분야에서 공간은 설계 측면에서 중요한 요소입니다. 리지드 플렉스 PCB는 부피가 큰 커넥터와 케이블을 사용하지 않아 공간 절약 이점을 제공합니다. 이러한 회로 기판은 접거나 구부려 좁은 공간에도 설치할 수 있어 기존 리지드 PCB보다 효율적입니다.

4.     신뢰성 및 내구성: 리지드 플렉스 회로 기판은 상호 연결과 솔더 접합이 매우 적어 커넥터와 케이블을 최소한으로 사용합니다. 커넥터와 솔더 접합을 적게 사용하면 고장 발생 가능성이 낮아져 장치 신뢰성이 향상됩니다. 이러한 PCB는 접고 구부릴 수 있는 유연성 덕분에 고온 및 고압과 같은 혹독한 환경 조건을 견딜 수 있어 기존 리지드 PCB보다 내구성이 뛰어납니다.

5.     복잡한 모양의 제공: 강성-연성 회로 기판의 굽힘 및 접힘과 같은 유연성 덕분에 좁은 공간에 맞춰 복잡한 보드 모양을 만들 수 있습니다.

강성 플렉스 PCB 애플리케이션

전자 기기의 발전은 소형, 스마트, 그리고 유연한 디자인을 요구합니다. 리지드-플렉스 PCB는 업계의 요구를 충족하며 다양한 분야에 사용됩니다.

1.     의료 기기: 경성 플렉스 회로 기판은 높은 신뢰성과 유연성 덕분에 의료 기기에 널리 사용됩니다. 이러한 PCB의 유연성 덕분에 심장 박동기처럼 불규칙한 모양에도 장착할 수 있습니다. 경성 플렉스 PCB가 사용되는 다른 의료 분야로는 CT 스캐너, 심전도(ECG) 모니터링 장치, 혈압 모니터링 장치 등이 있습니다.

2.     웨어러블 기기: 강성-연성 회로 기판은 가볍고 유연한 디자인을 요구하는 스마트 워치, 무선 이어버드, 블루투스 기기 등 웨어러블 전자 기기에 사용됩니다.

3.     항공 우주 산업: 항공기와 같은 항공우주 산업에서는 공간과 무게가 설계에 필수적인 요소입니다. 경성-연성 PCB는 가볍고, 설치 공간이 적으며, 신뢰성이 높다는 장점 덕분에 이러한 분야에 널리 사용됩니다. 경성-연성 PCB는 고온 및 극한의 기계적 응력과 같은 혹독한 환경 조건을 견딜 수 있어 우주선 및 군용 분야에 적합합니다.

4.     가전:  가전제품은 디지털 카메라, 스마트폰, 핸드헬드 기기 등의 전자 기기를 구부리고 접을 수 있는 유연성 덕분에 강성-연성 회로 기판이 사용되는 일반적인 응용 분야 중 하나입니다. 

5.     우주 기술: 강성-연성 PCB는 가볍고 극한의 온도 변동을 견딜 수 있는 특성으로 인해 GPS 위성, 화성 탐사선, 달 탐사 장치, 우주선과 같은 우주 임무 장치에도 사용됩니다.

언제 강성 플렉스 회로기판을 선택해야 할까?

앞서 설명한 대로, 강성-플렉스 회로 기판은 기존의 강성 회로 기판에 비해 다양한 장점이 있지만, 프로젝트에 적합한 강성-플렉스 PCB를 선택하는 것은 주로 프로젝트의 특정 응용 분야와 요구 사항에 따라 달라집니다.

프로젝트에 높은 신뢰성, 내구성, 그리고 유연성이 요구되는 경우, 리지드 플렉스 PCB는 이러한 설계 고려 사항에 적합합니다. 예를 들어, 의료 및 군용 기기처럼 공간 제약이 있는 애플리케이션, 스마트폰이나 이어폰처럼 경량화 제약이 있는 애플리케이션, 그리고 고온 내성처럼 신뢰성 제약이 있는 애플리케이션 등이 있습니다. 이러한 유형의 애플리케이션에서는 리지드 플렉스 PCB가 이상적이며, 고품질 제품을 위해서는 리지드 플렉스 PCB를 선택해야 합니다.

플렉스 PCB 대 리지드 플렉스 PCB

플렉스 PCB는 파손 없이 구부리고 접을 수 있도록 설계된 회로 기판의 한 종류이며, 기계적 응력을 견딜 수 있습니다. 플렉스 PCB는 단단한 부분이 없습니다. 플렉스 PCB는 주로 스마트워치나 이어폰과 같은 웨어러블 전자 제품에 사용되며, 이러한 전자 제품에서는 공간 제약이 설계에 중요한 요소입니다.

리지드-플렉스 PCB는 플렉서블 기판과 리지드 기판 PCB 기술의 장점을 모두 활용하도록 설계된 PCB 기술 유형입니다. 즉, 이러한 PCB는 한쪽은 리지드하고 다른 한쪽은 유연하여 쉽게 구부리거나 휘어질 수 있습니다. 리지드-플렉스 PCB는 의료, 위성 통신, 군사 및 항공우주 산업과 같이 공간, 신뢰성, 내구성, 유연성이 필수적인 설계 제약 조건인 분야에서 널리 사용됩니다.

플렉스 PCB 개요

플렉스 PCB는 손상 없이 구부리고 접을 수 있는 회로 기판입니다. 플렉스 회로 기판은 주로 가볍고 유연하며 컴팩트한 디자인을 구현하는 데 사용되며, 극한의 환경 조건과 진동에도 견딜 수 있습니다. 플렉스 PCB의 일반적인 적용 분야로는 스마트워치, 이어폰, 스마트 의류 등이 있습니다.

플렉스 PCB 대 리지드 플렉스 PCB

결론

결론적으로, 리지드 플렉스 PCB는 다양한 응용 분야에 유연하고 신뢰성이 높으며 가벼운 설계 솔루션을 제공합니다. 리지드 플렉스 PCB의 고유한 특징은 의료, 항공우주, 통신, 위성 통신, 가전제품 및 방위 산업 분야에 이상적입니다. 프로젝트에 적합한 리지드 플렉스 PCB를 선택하는 것은 주로 고려 중인 응용 분야와 설계 매개변수에 따라 달라집니다. 따라서 설계 엔지니어가 설계 제품에 대한 정보에 기반한 결정을 내리려면 리지드 플렉스 PCB에 대한 이해가 필수적입니다.