PCB 디자이너가 알아야 할 유연 회로 재료 및 조립에 대한 정보
유연한 회로를 설계하는 것은 마치 아이를 캠프에 보내는 것과 같은 느낌일 수 있습니다. 최선을 다해 준비시키고, 최고를 기대하며, 그들이 한 조각으로 돌아오기를 바라면서 손가락을 꼬고 있죠. PCB 제작 측면에서 보면, 좋은 의도가 재료나 조립 주변의 작은 선택으로 인해 결국 큰 문제로 이어지는 모든 방법을 볼 수 있습니다.
PCB 디자이너가 화면에서 보는 것과 실제 제작 및 조립 작업장에서 잘 작동하는 것 사이에는 종종 격차가 있을 수 있습니다. 이 격차를 줄일 수 있다면 모두가 이기는 상황이 됩니다: 더 깨끗한 빌드, 덜 놀라운 일, 그리고 당신이 설계한 대로 실제로 작동하는 보드.
유연한 재료는 생각보다 중요합니다
모든 것은 유연한 PCB 재료에서 시작되며, 저는 기술적으로 "유연한" 것에 대해서만 이야기하는 것이 아닙니다. 대부분의 경우, 폴리이미드가 기본 재료로 사용됩니다. 이는 열에 강하고, 기계적으로 강하며, 반복적인 구부림을 견딜 수 있는 유연성을 가지고 있습니다. 하지만 여기서 흥미로운 점은 폴리이미드가 어떻게 구성되어 있고, 그것과 함께 층을 이루는 것이 어떻게 보드의 행동과 비용을 완전히 바꿀 수 있는지입니다.
예를 들어 접착 상황을 살펴보세요. 접착제가 없는 폴리이미드를 선택할 수 있는데, 이는 더 얇고 안정적인 구조를 가지며 고온 성능이 더 우수합니다. 좋죠, 그렇죠? 하지만 가격이 더 비싸므로, 귀하의 보드가 고온이나 고유연성 환경(예: 웨어러블 또는 정기적으로 접히고 펴지는 제품 등)에서 사용되지 않는다면 필요하지 않을 수 있습니다. 반면에, 접착제 기반 구조는 비용 효율적이며 보드가 한 번만 구부러져서 하우징 안에 고정되는 많은 정적 응용 프로그램에 완벽하게 적합합니다.
그 다음은 구리입니다. 많은 설계가 구리 유형이 실제로 고려되지 않은 채로 접수되지만, 특히 유연한 회로가 자주 구부러져야 하는 경우 중요한 요소입니다. 압연 어닐링(RA) 구리는 더 연성이 있어 동적 유연 상황에서 시간이 지나도 균열이나 파손이 발생할 가능성이 훨씬 적습니다. 반면에 전기 도금(ED) 구리는 더 딱딱하고 약간 취약할 수 있지만, 조립 후 많이 움직이지 않는 보드에는 더 저렴하고 전혀 문제가 없습니다.
결국 중요한 것은 이것입니다: 올바른 재료 선택은 전적으로 보드가 실제로 현장에서 어떤 역할을 할 것인지에 달려 있습니다. 움직일까요? 뜨거워질까요? 스트레스를 받을까요? 보드의 실제 사용에 대해 제조업체와 공유할 수 있는 세부 정보가 많을수록 기능과 예산에 맞는 재료를 안내하는 데 더 도움이 됩니다.
플렉스 PCB 스택업
이제 플렉스 PCB 스택업에 대해 이야기해 보겠습니다. CAD 도구에서 완벽해 보이는 디자인의 일부가 제조 공장에서는 실망스러운 결과로 나타날 수 있습니다.
이것이 중요한 포인트입니다: 플렉스 회로는 단순히 유연한 강성 보드가 아닙니다. 이들은 고유한 물리적 특성을 가지고 있습니다. 추가되는 모든 레이어, 모든 커버레이, 모든 강화재는 제작에 스트레스를 추가합니다. 과도한 엔지니어링이 신뢰성을 높이는 것처럼 보일 수 있지만, 실제로는 반대의 결과를 초래할 수 있습니다. 불필요한 보강이나 너무 많은 구리 사용으로 인해 보드가 제대로 휘어지지 않거나, 더 나쁜 경우, 라미네이션 중에 층간 분리 문제가 발생하는 스택업을 본 적이 있습니다.
우리가 흔히 보는 문제 중 하나는 디자이너들이 굽힘 영역을 통해 트레이스가 어떻게 라우팅되는지 고려하지 않는 것입니다. 급격한 굽힘과 날카로운 트레이스 각도는 제작과 장기 신뢰성에 많은 문제를 일으킬 수 있습니다. 둥근 모서리, 점진적인 곡선, 그리고 구리 두께에 대한 주의는 귀하의 플렉스 회로가 굽힘을 얼마나 잘 견디는지에 큰 차이를 만들 수 있습니다.
그리고 여기 팁이 있습니다: 디자인을 확정하기 전에 제조업체와 상의하는 것을 기다리지 마십시오. 초기에 빠른 DFM (제조 가능성을 위한 디자인) 검토는 비싼 생산 지연이 되기 전에 작은 문제들을 잡아내는 데 도움이 될 수 있습니다.
플렉스 PCB 조립
그래서, 여러분의 플렉서블 PCB가 제작되어 멋지게 보입니다. 이제 조립할 시간인데, 여기서 우리가 종종 좋은 디자인이 글자 그대로 무너지기 시작하는 것을 보곤 합니다.
SMT (표면 실장 기술)가 플렉스에 적용될 때의 도전은 재료가 단단한 FR-4처럼 행동하지 않는다는 것입니다. 열에 의해 변형되거나 이동하기 쉽고, 이는 부품 배치나 납땜을 어렵게 만들 수 있습니다. 여기서 가장 큰 도움은 부품 영역 아래에 보강재를 추가하는 것입니다. 그 추가적인 지지 없이는, 플렉스 보드가 리플로우 동안 휘거나 굽어지기 쉬워, 나쁜 조인트와 수율 문제로 이어질 수 있습니다.
디자이너들이 가끔 넘어지는 또 다른 영역은 ZIF(Zero Insertion Force) 커넥터 인터페이스입니다. 이러한 영역은 특정 두께와 강성 요구 사항을 가지고 있으며, 만약 여러분이 이를 문서화하지 않거나 제조업체가 그냥 "알아서 하겠지"라고 가정한다면, 그들이 사양을 명확히 하면서 프로젝트가 지연될 수 있습니다. 믿으세요, 그들은 처음부터 올바르게 제작하는 것을 훨씬 더 선호합니다.
패널화와 수율
디자이너들이 종종 생각하지 않는 또 하나의 것은 제조업체가 이러한 보드를 제작 및 조립하는 동안 실제로 어떻게 다루는지입니다. 유연한 회로는, 글쎄요, 유연합니다. 이것은 추가적인 도움 없이 이동, 정렬, 조립하기 어렵게 만듭니다. 여러분의 보드가 패널화되지 않았거나 제작 공정에 맞지 않는 방식으로 패널화되었다면, 모든 것을 늦출 수 있고 폐기 위험을 증가시킬 수 있습니다.
그래서 제조업체와 패널화 및 디패널화/공구 전략에 대해 이야기하는 것이 매우 도움이 됩니다. 때때로 그들은 조립 후 제거할 수 있는 임시 캐리어나 레일을 추천하여 공정을 더욱 원활하게 하고 조립 중 보드를 보호할 수 있습니다.
그렇다면, 여러분이 할 수 있는 것은 무엇일까요?
이것만 기억하세요: 디자이너로서의 결정은 레이아웃에서 멈추지 않습니다. 지정하는 재료, 생성하는 스택업, 보드가 어떻게 조립될지에 대한 고민, 이 모든 것이 중요합니다. 그리고 혼자서 모든 것을 파악할 필요는 없습니다. 제조업체는 단순한 공급자가 아니라, 이 과정에서의 파트너가 되어야 합니다.
질문하세요. 맥락을 공유하세요. 이것이 스마트워치에 들어가는지, 아니면 위성에 들어가는지 알려주세요. 그들이 최종 목표를 더 잘 이해할수록, 더 적은 지연과 더 나은 수율, 그리고 훨씬 적은 스트레스로 목표에 도달할 수 있도록 도와줄 수 있습니다.
유연한 회로를 설계하는 것은 도박처럼 느껴져서는 안 됩니다. 팀워크처럼 느껴져야 합니다.
