플렉시블 인쇄 회로 기판

플렉시블 인쇄 회로 기판 

플렉서블 PCB는 부품을 유연한 기판에 조립하는 공정입니다. 플렉서블 PCB의 제조 과정은 경성 기판의 조립 과정과 매우 유사합니다. 플렉서블 PCB는 매우 얇은 적층판으로 제작되어 높은 굽힘성, 인장 강도 및 물리적 유연성을 나타냅니다. 이러한 기판은 플렉서블 보드, 플렉서블 전자 장치, 플렉서블 회로 기판 등으로도 불립니다. 스마트워치나 의료 기기 등에서 찾아볼 수 있습니다. 플렉서블 PCB는 다른 기판에 비해 훨씬 많이 구부러지고 비틀어지는 특성 때문에 매우 독특한 특징을 가지고 있습니다. 

플렉시블 PCB 조립 공정 

플렉시블 기판 조립은 경성 기판 조립과 유사한 방식으로 부품을 조립하는 공정입니다. 아래 흐름도는 해당 공정의 흐름을 나타냅니다.

자재 명세서 

BOM(자재명세서)은 PCB를 조립하는 데 필요한 부품 목록입니다. 

플렉스 PCB 베이킹 

플렉시블 회로 기판을 적층한 후, 기판 내부의 수분 함량을 줄이기 위해 베이킹 공정을 거칩니다. 베이킹 공정의 온도와 시간은 PCB의 전체 두께에 따라 달라집니다. 아래 그림은 플렉시블 PCB의 두께와 베이킹 시간 및 온도의 관계를 보여줍니다.

플렉서블 PCB의 전체 두께, 베이킹 시간 및 온도 

120℃에서 최소 2시간 동안 최대 1mm(39mil) 두께까지 경화 가능 

1mm ~ 1.8mm (70mils), 최소 120℃에서 4시간 

1.8mm 초과 4mm(157mils) 두께, 최소 6시간 동안 120℃에서 건조

솔더 페이스트 인쇄

소성 후, 기판은 솔더 페이스트 프린팅 과정을 거치게 되는데, 이 과정에서 솔더 페이스트가 PCB 표면에 도포됩니다. 주요 목적은 회로 기판에 패드를 납땜하는 것으로, 이는 스텐실을 통해 솔더 페이스트를 스크린 프린팅하는 방식으로 이루어집니다. 스퀴지 날은 솔더 페이스트에 필요한 힘을 가하여 스텐실을 따라 이동시키는 데 사용됩니다. 스퀴지는 일반적으로 금속이나 폴리우레탄으로 만들어집니다.

실크스크린 인쇄

실크스크린 인쇄는 부품, 테스트 포인트, 회로 기판 부품, 경고 기호, 로고 및 마크 등을 식별하기 위해 비전도성 잉크층을 만드는 공정입니다. 이 공정은 고객이 요청한 경우에만 수행됩니다. 실크스크린 인쇄 후 부품 실장이 진행됩니다. 부품 실장이 완료되면 기판을 육안으로 검사하고 리플로우 솔더링 공정으로 넘깁니다.

리플로우 솔더링

리플로우 솔더링은 PCB 기판의 부품을 예열하고 솔더를 녹여 기판과 부품 사이에 솔더 접합부를 형성하는 공정입니다. 부품은 솔더 페이스트를 사용하여 플렉서블 기판에 접착됩니다. 이 솔더 페이스트는 리플로우 솔더링 공정 중에 녹았다가 식으면서 견고한 솔더 접합부를 만듭니다. 이 과정은 여러 개의 가열 구역으로 나뉜 리플로우 오븐에서 진행됩니다. 각 가열 구역은 조립 공정의 솔더 프로파일에 따라 온도가 설정됩니다. 리플로우 솔더링은 아래 그림과 같이 네 단계로 구성됩니다.

예열 단계에서는 기판과 부품에 열이 축적됩니다. 온도가 급격하게 변하면 부품이 손상될 수 있으므로 온도는 서서히 변해야 합니다. 일반적으로 온도 변화율은 초당 2℃를 넘지 않아야 합니다. 

열처리 단계 동안 플럭스가 활성화되어 부품의 패드와 리드의 산화가 감소합니다. 

리플로우 공정에서는 솔더 페이스트가 녹고 온도가 최고점에 도달합니다(단, 부품의 최대 허용 온도보다는 낮습니다). 그런 다음 처리된 기판을 냉각시키면 솔더 합금이 굳어 솔더 접합부가 형성됩니다. 

다음 단계에서는 플렉스 보드를 광학 검사 및 전기 테스트를 거쳐 100% 오류가 없는지 확인합니다. 테스트 후 패널에서 분리하여 최종 품질 검사(FQC)를 진행합니다. FQC를 통과한 회로 기판은 포장 및 창고 보관 단계로 넘어갑니다. 

플렉서블 PCB 조립을 위한 일반적인 설계 고려 사항 

설계자가 알아야 할 기본적인 플렉서블 PCB 조립 기술 사양은 다음과 같습니다.

 기본 재료: 플렉서블 보드에 가장 일반적으로 사용되는 기본 재료는 폴리이미드 필름입니다. 이 재료는 유연하고 얇습니다. 열 저항성과 전기 전도성이 우수한 재료를 선택하십시오. 

 레이어 수: 플렉서블 PCB의 레이어 수는 사용되는 용도에 따라 다릅니다. 동적 애플리케이션에는 단층 기판이 사용됩니다. 정적 애플리케이션의 경우 레이어 수는 4층에서 8층까지 다양할 수 있습니다. 

 굽힘 반경: 플렉서블 회로의 굽힘 반경은 회로의 굽힘성을 결정합니다. 일반적으로 이러한 회로 기판의 굽힘 반경은 1mm에서 5mm 사이입니다.

플렉스 보드 조립체의 특징

보조 설비의 적용 

플렉서블 기판은 얇고 가벼운 특성 때문에 마모에 취약합니다. SMT 부품을 성공적으로 조립하기 위해서는 견고한 캐리어가 사용됩니다. 조립 과정에서 캐리어의 위치 선정과 일관성 유지는 매우 중요하며, 이는 기본적이면서도 핵심적인 역할입니다. 플렉서블 기판 조립에는 기판 운반 트레이, 베이킹, 전기 테스트, 기능 테스트, 절단 지그 등 다양한 보조 장비가 사용됩니다.

저밀도 

플렉서블 PCB에 조립할 수 있는 부품 수는 리지드 기판에 비해 상대적으로 적습니다.

높은 품질 요구 사항 

일반적으로 이러한 기판은 반복적인 굽힘이 필요한 곳에 사용됩니다. 조립된 부품은 작동 조건의 요구 사항을 충족해야 합니다. 따라서 플렉서블 회로 기판은 경질 PCB보다 청결도 및 납땜 신뢰성 측면에서 더 높은 기준을 요구합니다.

높은 조립 비용 

경질 PCB 조립 방식과 비교했을 때, 제조 기간이 길어질수록 비용이 더 많이 듭니다. 이 공정은 더 많은 부품과 인력을 필요로 하며, 잘 관리된 제조 환경이 필수적입니다.