플렉서블 인쇄 회로: 응용, 장점 및 유형

Keywords: 플렉스 회로 기판

플렉스 회로 기판은 구부러지거나 유연한 회로를 의미합니다. 본질적으로, 유연 회로는 기판 위에 절연 폴리머의 얇은 층으로 구성되며, 그 위에 패턴 형태로 전도성 라인이 부착됩니다. 제2차 세계 대전 이후로 플렉스 회로가 사용되어 왔으며, 그 적용 분야는 계속해서 빠르게 확장되고 있습니다.

실제로, 인쇄회로기판과 유연 인쇄 회로는 설계, 제조 및 기능 면에서 상당한 차이가 있습니다. 유연 인쇄 회로는 종종 구부릴 수 있는 인쇄회로기판으로 오해되기도 합니다. '인쇄'라는 용어는 다소 오해의 소지가 있는데, 이는 많은 현대 제조 방식이 인쇄보다는 포토 이미징이나 레이저 이미징으로 패턴을 정의하기 때문입니다.

유연 인쇄 회로를 만들기 위해 일반적으로 구리인 트레이스의 금속층이 폴리이미드와 같은 유전체 층에 접착됩니다. 금속층의 두께는 매우 얇은 것(.0001")부터 매우 두꺼운 것까지 다양하며, 유전체 층의 두께는 .0005"에서 .010"까지입니다. 금속은 종종 접착제를 사용하여 기판에 부착되지만, 증기 증착과 같은 다른 접합 기술도 사용될 수 있습니다.

구리는 쉽게 산화되는 경향이 있기 때문에, 노출된 표면은 보호 층으로 코팅되는 것이 일반적입니다. 전도성과 내환경성 때문에 금이나 솔더가 가장 널리 사용되는 옵션입니다. 비접촉 영역에서는 회로를 산화나 전기적 단락으로부터 보호하기 위해 유전체 물질이 사용됩니다.

플렉스 회로에는 다양한 유형이 있으며, 아래에서 주요 유형을 살펴보겠습니다.

• 단면 플렉스: 가장 기본적인 유형의 유연 회로로, 유전체 층의 한쪽 면에 한 층의 금속 트레이스가 있습니다. 유전체는 폴리이미드 또는 폴리머일 수 있습니다. 폴리이미드 층은 절연 및 환경 손상으로부터 보호하는 데 사용됩니다.
• 양면 플렉스: 단일 유전체 층의 양면에 금속 트레이스가 있습니다. 두 층을 연결하기 위해 금속 처리된 구멍이 도금됩니다.
• 다층 플렉스: 다층 플렉스 회로에서는 여러 구리 층이 유전체 층으로 분리됩니다. 마찬가지로, 스루 홀을 통해 금속 층이 연결됩니다. 더 복잡한 연결을 가진 표면 실장 및 층 설계가 있습니다.
• 경성-연성 회로: 다층 플렉스 회로와 유사하게, 경성-연성 회로는 에폭시 프리프레그 접합 필름으로 연결된 여러 회로 층으로 구성됩니다. 플렉스 회로와 경성 회로 기판은 상호 교환하여 사용할 수 있습니다. 경성-연성 회로에서는 부품 밀도가 더 높습니다.

플렉스 회로의 구성 요소:

이제 플렉스 회로를 만드는 데 사용되는 기본 구성 요소에 대해 이야기하겠습니다.

• 도체: 도체는 전류가 제한 없이 흐를 수 있도록 합니다. 가장 자주 사용되는 도체는 구리이며, 알루미늄, 탄소, 은 잉크 등의 다른 재료도 사용됩니다.
• 접착제: 표면 실장 부품 고정에는 접착제가 사용됩니다. 접착제는 고객 요구 사항과 도체 두께에 따라 사용됩니다. 에폭시, 아크릴 또는 PSA(감압 접착제)가 사용되는 접착제의 몇 가지 예입니다. 일부 회로는 접착제 없이 제작됩니다.
• 절연체: 절연체는 실제로 전류를 전달하지 않으면서 전기 도체를 분리합니다. 또한 지지 역할을 합니다. 폴리이미드, 폴리에스터, 솔더 마스크, 폴리에틸렌 나프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 일반적인 절연체의 예입니다.
• 마감재: 마감재는 금속 표면의 산화를 방지하기 위해 설계되었습니다. 회로의 용도에 따라 최종 결과가 결정됩니다. 솔더, 주석, 니켈 또는 금, 은, 탄소 침지 등이 일반적인 마감재입니다.

플렉스 회로의 장점

플렉스 회로는 기존의 전선과 견고한 회로 기판보다 더 실용적으로 만드는 여러 가지 장점이 있습니다.

• 정밀한 설계와 완전 자동화된 제조로 인해 조립 오류가 크게 줄어듭니다.
• 제조 오류를 줄이고 인력 요구량이 적습니다. 조립 비용과 시간도 절감됩니다.
• 플렉스 회로는 모든 복잡한 레이아웃에 맞게 유연하게 제작될 수 있습니다. 그 이유는 바로 그 다용성 때문입니다. 탄성 특성으로 인해 접힌 부분과 가장자리 주변에도 배치가 가능합니다.
• 무게가 가볍고 공간을 적게 차지합니다. 플렉스 회로 기판에서 가장 얇은 기판 재료를 찾을 수 있습니다. 두께가 0.004인치에 불과할 수 있습니다. 이는 또한 더 작은 패키징으로 이어집니다.
• 또한 유연성은 진동의 영향을 줄이고 흡수하는 데 도움이 됩니다.
• 가혹한 환경에서도 사용할 수 있습니다. 더 얇은 플렉스 회로는 방열 성능도 향상시킵니다. 이와 마찬가지로 유선형 흐름은 냉각 공기의 이동을 허용하여 기류를 개선합니다.
• 기계적 연결의 사용이 매우 낮습니다. 연결 지점이 덜 사용되므로 시스템이 더 신뢰할 수 있는 것으로 나타납니다.
• 리지드 회로 기판에 필요한 부품과 상호 연결 수가 더 적습니다. 또한 리지드 회로는 더 적은 상호 연결로 복잡한 설계로 제작될 수 있습니다.
• 또한 리지드-플렉스 회로는 밀도가 더 높고 더 가벼운 부품을 사용하여 추가 기능을 위한 더 많은 공간을 확보하는 것으로 입증되었습니다.

플렉서블 회로 기판의 제조

플렉서블 인쇄 회로의 제조는 감산법 또는 첨가법의 두 가지 기본 범주 중 하나에 속합니다.

감산법에서는 금속의 고체 영역에서 불필요한 금속을 제거하여 트레이스를 만듭니다. 회로 설계를 설정하는 가장 일반적인 두 가지 방법은 스크린 인쇄와 포토 이미징입니다.

첨가법에서는 베어 유전체 층에서 시작하여 회로를 만드는 데 필요한 곳에만 금속 트레이스를 배치합니다. 다양한 기술을 사용하여 전도성 층을 인쇄, 도금 또는 증착할 수 있습니다.

감산법은 더 신뢰할 수 있고 경제적이며 완제품에 대한 더 많은 구성 옵션을 제공하므로 더 널리 사용됩니다. 감산법으로 만든 회로와 달리 첨가법을 통해 만든 회로는 환경 저항성과 전류 전달 용량이 낮습니다.

플렉서블 회로의 용도

플렉스 회로의 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 플렉스 회로는 정적 애플리케이션에서 지정된 용도에 맞게 설치되며, 한 번 구부려 사용하는 것으로 간주될 수 있습니다.
• 동적 플렉싱 애플리케이션은 완제품 사용 중 플렉스 회로가 여러 번 구부러지는 경우를 포함합니다.
• 계산기, 휴대폰, 프린터, LCD 텔레비전과 같은 전자 제품은 플렉스 회로를 사용합니다.
• 카메라
• 의료 산업에서는 보청기, 심장박동기, 심장 모니터에 사용됩니다.
• 바코드 장비, 가공 기계, 로봇 팔 등의 생산에 사용됩니다.
• 위성 및 GPS 시스템에도 사용됩니다. 플렉스 회로 기판은 무수히 많은 응용 분야를 가지고 있습니다.