Flexible Circuit Assembly: 구성 요소 배치에 대한 고민

상상하시겠지만, 유연한 회로는 PCB가 얇고, 작으며, 가벼워야 하는 응용 프로그램에 이상적입니다. 재료의 얇고 가벼운 특성 때문에 제작 및 조립에도 도전이 됩니다. 오늘의 블로그는 이러한 도전 중 일부를 고차원적으로 살펴보고 구성 요소 선택 및 배치가 어떻게 유연한 회로의 응용에서 성패를 좌우할 수 있는지에 초점을 맞출 것입니다.

유연 PCB에서의 배치

PCB 설계자는 유연한 회로를 설계할 때 구성 요소 배치를 신중하게 고려해야 합니다. 기판의 유연성은 제작 및 조립 중에 독특한 도전을 제시합니다. 굽힘 영역에 대한 구성 요소의 잘못된 배치와 방향은 정적 및 동적 유연성 모두에서 신뢰성 문제를 야기합니다.

다음은 염두에 두어야 할 주요 고려 사항 및 위험입니다:

구성 요소 유형 및 크기

• 크기, 무게 및 기계적 견고성을 고려하여 유연한 회로에 적합한 구성 요소를 선택합니다. 크거나 무거운 구성 요소(큰 프로세서나 전력 전자 구성 요소(인덕터, 변압기 등))는 굽힐 때 추가적인 스트레스를 도입합니다.(이에 대해 아래에서 더 자세히 다룰 예정입니다)

솔더 조인트 위치

• 굽힘 시 과도한 스트레스와 균열을 피하기 위해 유연한 영역 근처에 솔더 조인트를 배치하지 않아야 합니다. 유연하지 않은 솔더 조인트는 회로가 굽혀질 때 파열될 수 있으며, 이는 전기적 실패로 이어질 수 있습니다.

유연한 트레이스 라우팅

• 굽힘 영역에서 트레이스를 부드러운 곡선으로 라우팅하고 굽힘 영역에서 날카로운 굽힘을 피하십시오. 날카로운 굽힘은 굽힐 때 곡선 트레이스보다 쉽게 찢어질 수 있습니다.

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보강재 및 지지대

• 기계적 스트레스에 취약한 영역에 추가 지원을 제공하기 위해 전략적으로 보강재를 통합하십시오. 예시로는 큰 구성 요소가 있는 영역, 메자닌 커넥터, 보드 간 커넥터 등이 있습니다.

SMT 또는 스루홀

• SMT 구성 요소는 유연 PCB에서 가장 일반적으로 사용되지만, 때로는 스루홀 구성 요소가 사용됩니다. 스루홀 구성 요소는 충분한 구리 패드 영역이 없어 강한 결합을 형성할 수 없으므로 보강재가 있는 영역에 배치해야 합니다.

프로토타이핑 및 테스팅

• 구성 요소 배치, 굽힘, 열 신뢰성 및 기계적 신뢰성을 검증하기 위해 유연한 회로의 프로토타입을 제작하세요. MCAD 애플리케이션에서 유연한 디자인을 검증하거나 동적 스트레스 시뮬레이션에서도 검증해야 합니다. 동적 스트레스를 분석하지 않으면 조립 중이나 조립 후에 예상치 못한 실패가 발생할 수 있습니다.

이러한 고려 사항을 해결함으로써, PCB 디자이너는 유연한 회로 제조와 관련된 위험을 완화하고, 설계된 구성 요소가 회로 재료의 유연성에 의해 제기되는 독특한 도전을 견딜 수 있도록 할 수 있습니다.

크기

• 소형화: 가능한 경우 더 작은 크기의 구성 요소를 선택하여 질량을 분산시키고 굽힐 때 스트레스 포인트를 도입할 위험을 줄입니다.

• 패키지 크기: 전체 회로의 유연성에 미치는 영향을 최소화하기 위해 컴팩트한 패키지 크기의 구성 요소를 선택하세요.

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무게

• 경량 재료: 특히 무게가 중요한 요소인 애플리케이션의 경우, 구성 요소에 경량 재료를 우선적으로 사용하세요. 무거운 구성 요소는 굽힐 때 유연한 회로에 가해지는 전체 스트레스를 증가시킬 수 있습니다.

• 저프로파일 구성 요소: 질량과 높이를 최소화하기 위해 저프로파일 구성 요소를 선택하여 기계적 스트레스의 가능성을 줄입니다.

기계적 견고성

• 유연한 디자인: 굽힘과 관련된 기계적 스트레스를 견딜 수 있도록 최종 제품이 파손되거나 변형되지 않도록 기계적 견고성을 염두에 두고 디자인하세요.

• 보강: 기계적 스트레스를 받기 쉬운 구성 요소 주변 영역을 추가 기판 층이나 전략적으로 배치된 강화재를 통해 보강하는 것을 고려하세요.

큰 또는 무거운 구성 요소는 굽힐 때 추가적인 스트레스를 도입하여 신뢰성 문제를 일으킬 수 있습니다.

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스트레스 집중

• 기계적 스트레스: 크거나 무거운 구성 요소는 굽힐 때 스트레스 집중 지점을 생성할 수 있으며, 이는 솔더 조인트, 트레이스 또는 유연한 기판에서 균열을 유발할 수 있습니다. 증가된 기계적 스트레스는 장기적인 신뢰성 문제를 초래할 수 있으며, 이에는 유연한 회로의 피로 파손 또는 층간 분리가 포함될 수 있습니다.

유연성에 미치는 영향

• 유연성 감소: 무거운 구성 요소는 회로의 전체 유연성을 제한할 수 있어, 원하는 모양이나 굽힘 반경에 맞게 회로를 조정하는 것이 더 어려워집니다. 제한된 유연성은 반복적인 굽힘이 요구되는 애플리케이션에서 유연한 회로의 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

조립 도전 과제

• 처리 어려움: 크거나 무거운 부품은 조립 과정에서 도전이 될 수 있으며, 주의 깊은 처리와 전문 장비가 필요합니다. 부품의 무게는 솔더 조인트의 품질에 영향을 줄 수 있으며, 이는 솔더 조인트 균열이나 정렬 불량과 같은 문제로 이어질 수 있습니다.

재료 호환성

• 재료 변형: 무거운 부품은 유연한 기판 재료에 변형을 일으킬 수 있으며, 시간이 지남에 따라 그 기계적 특성에 영향을 줄 수 있습니다. 지속적인 변형은 재료의 피로를 증가시켜 유연 회로의 전반적인 수명과 신뢰성을 감소시킬 수 있습니다.

디자인 반복

• 프로토타이핑: 장기적인 위험을 완화하기 위해, 유연성을 가진 동안 크거나 무거운 부품의 성능을 평가하는 데 중점을 둔 프로토타이핑을 수행합니다.

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부품의 유형, 크기 및 기계적 특성을 신중하게 고려함으로써, PCB 디자이너는 유연성이 중요한 응용 분야에서 신뢰성과 성능을 보장하기 위해 유연 회로 디자인을 최적화할 수 있습니다. 언제나처럼, 디자인 단계에서 제조업체와 협력하면 유연 회로에 부품을 배치할 때 발생할 수 있는 잠재적 문제를 식별하고 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.