최적의 조립 및 신뢰성을 위한 플렉스 및 리지드-플렉스 PCB 디자인

Tara Dunn
|  작성 날짜: 사월 4, 2024  |  업데이트 날짜: 칠월 1, 2024

전자 제품의 빠르게 발전하는 세계에서 유연하고 경직된 유연 인쇄 회로 기판(PCB)에 대한 수요는 계속해서 증가하고 있습니다. 유연한 재료는 포장 제약과 내구성에 대한 또 다른 수준의 다양성을 제공하여 웨어러블부터 항공우주 시스템에 이르기까지 다양한 응용 분야에 이상적입니다. 그러나 유연 및 경직 유연 PCB의 설계와 조립은 최적의 성능과 신뢰성을 보장하기 위해 신중한 고려가 필요한 독특한 도전을 제시합니다. 이 블로그 게시물에서는 조립 및 신뢰성을 위한 유연 및 경직 유연 PCB 설계의 주요 고려 사항을 살펴보겠습니다.

설계 결정의 중요성 이해하기

유연 및 경직 유연 PCB는 전통적인 경직 PCB에 비해 독특한 설계 고려 사항을 제시합니다. 재료 선택부터 도체 라우팅에 이르기까지 모든 설계 결정은 조립 수율, 신뢰성 및 전반적인 제품 품질에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 주요 고려 사항을 자세히 살펴보겠습니다:

재료 선택: 유연 및 경직 유연 PCB에 적합한 기판 재료를 선택하는 것이 중요합니다. 재료는 구부리기와 가혹한 운영 조건을 견딜 수 있을 만큼 충분한 유연성, 내구성 및 열 안정성을 제공해야 합니다. 일반적으로 사용되는 재료에 익숙해지기 위해 제조업체와 협력하세요.

  • 기판 재료: 폴리이미드(PI) 또는 액정 폴리머(LCP)와 같이 우수한 기계적 유연성을 제공하는 유연한 기판 재료를 선택하세요. 이러한 재료는 반복적인 구부림과 유연함에도 성능을 저하시키지 않고 견딜 수 있는 높은 인장 강도와 치수 안정성을 가져야 합니다.
  • 접착제 및 커버레이: 층간 강한 결합을 제공하고 습기, 온도 변화 및 화학 노출과 같은 환경 요인으로부터 트레이스를 보호하는 접착제 및 커버레이 재료를 선택하세요. 경직 및 유연한 기판 모두에 좋은 접착력을 가진 재료를 선택하여 견고한 구조를 보장하세요. 폴리이미드 기반 커버레이 또는 사진 이미지화 가능한 커버레이를 고려할 때 비용과 신뢰성의 절충점에 대해 제조업체와 상의하세요.
  • 유전 상수 및 손실 탄젠트: 신호 무결성을 유지하고 고속 및 RF 응용 프로그램에서 신호 감쇠를 최소화하기 위해 기판 재료의 유전 상수와 손실 탄젠트를 고려하세요. 넓은 주파수 범위에서 안정적인 전기적 특성을 가진 저손실 재료가 선호됩니다.

부품 배치:  어떤 PCB 설계와 마찬가지로, 전략적 부품 배치는 최적의 조립 및 신뢰성을 보장하기 위해 필수적입니다. 구부리고 접는 디자인은 조립 과정에서 손상의 위험을 더하고 복잡성을 추가하는 또 다른 층을 추가합니다.

  • 구부림 영역 및 스트레스 포인트: 운영 또는 조립 과정에서 구부림이 발생하는 유연 및 경직 유연 PCB의 영역을 식별하세요. 기계적 스트레스 집중을 방지하기 위해 이러한 구부림 영역에 부품, 비아 또는 트레이스를 배치하지 마세요. 이는 시간이 지남에 따라 피로와 실패로 이어질 수 있습니다. 이상적으로, 트레이스는 구부림 영역에 수직으로 실행되어야 하며 전환 없어야 합니다.
  • 킵아웃 존: 부품과 트레이스가 간섭 없이 유연하게 휘어질 수 있도록 구부림 영역 주변에 킵아웃 존을 정의하세요. 구부리거나 다룰 때 부품 간의 접촉이나 충돌을 방지하기 위해 부품 간에 충분한 간격을 유지하세요.
  • 핵심 부품: 신호 무결성, 열 관리 및 접근성을 최적화하기 위해 IC, 커넥터 및 수동 장치와 같은 핵심 부품의 배치를 우선시하세요. 기계적 스트레스가 발생하기 쉬운 영역이나 자주 유연하게 발생하는 영역에서 부품을 배치하세요.
  • 라우팅 및 트레이스 기하학: 유연 및 경직 유연 설계에서 신호 무결성과 신뢰성을 유지하기 위해 신중한 라우팅 및 트레이스 기하학이 중요합니다. 날카로운 구부림을 피하고, 트레이스 폭을 최적화하며, 임피던스 변화를 최소화하는 것은 필수적인 고려 사항입니다.

라우팅 및 트레이스 기하학

  • 트레이스 폭과 간격: 회로의 전류 용량과 임피던스 요구 사항을 수용할 수 있도록 적절한 트레이스 폭과 간격을 사용하세요. 고전류 또는 고속 신호 경로에서 저항, 크로스토크 및 신호 왜곡을 최소화하기 위해 트레이스 폭을 늘리고 간격을 줄이는 것을 고려하세요. 제조업체의 능력을 이해하고 그 능력을 수용하도록 설계하며, 이상적으로는 경계를 넘지 않도록 합니다.
  • 모서리와 굽힘 반경: 트레이스에서 날카로운 모서리와 타이트한 굽힘 반경을 피하여 기계적 스트레스 집중과 잠재적인 균열 또는 기판 재료의 박리를 방지하세요. 부드러운 전환을 가진 곡선 트레이스를 사용하여 스트레스를 고르게 분배하고 구조적 무결성을 유지하세요.
  • 레이어 스택 및 비아 배치: 신호 반사, 임피던스 불일치 및 신호 왜곡을 최소화하기 위해 레이어 스택 및 비아 배치를 최적화하세요. 리지드 플렉스 디자인에서는 가능한 경우 신호 경로 길이를 줄이고 신호 무결성을 향상시키기 위해 맹비아와 매립비아를 사용하세요.

커넥터 디자인

  • 커넥터 유형 및 방향: FPC/FFC 커넥터, ZIF 커넥터 또는 유연한 핀이 있는 보드 대 보드 커넥터와 같이 플렉스 및 리지드-플렉스 PCB와 호환되는 커넥터를 선택하세요. 낮은 프로파일 디자인과 안정적인 잠금 메커니즘을 가진 커넥터를 선택하여 신뢰할 수 있는 전기 연결과 기계적 안정성을 보장하세요.
  • 보강 및 스트레인 릴리프: 플렉싱이나 진동 중에 박리, 솔더 조인트 피로 또는 커넥터 분리를 방지하기 위해 리지드 보강재 또는 폴리이미드 보강재로 커넥터 장착 영역을 강화하세요. 기계적 스트레스를 분산시키고 커넥터 수명을 연장하기 위해 스트레인 릴리프 구조를 통합하세요.

조립 및 신뢰성을 위한 플렉스 및 리지드-플렉스 PCB 디자인은 주요 결정 요소에 대한 이해와 PCB 디자인, PCB 제작 및 PCB 조립 팀 간의 긴밀한 협력을 요구합니다. 이러한 주요 영역이 좋은 출발점이지만, 설계 및 프로토타입 과정 동안 모든 이해 관계자로부터 피드백을 얻는 의도적인 폐쇄 루프 프로세스가 최선의 방법입니다.

작성자 정보

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Tara is a recognized industry expert with more than 20 years of experience working with: PCB engineers, designers, fabricators, sourcing organizations, and printed circuit board users. Her expertise is in flex and rigid-flex, additive technology, and quick-turn projects. She is one of the industry's top resources to get up to speed quickly on a range of subjects through her technical reference site PCBadvisor.com and contributes regularly to industry events as a speaker, writes a column in the magazine PCB007.com, and hosts Geek-a-palooza.com. Her business Omni PCB is known for its same day response and the ability to fulfill projects based on unique specifications: lead time, technology and volume.

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