Rigid-Flex PCB 설계:신속한 설계를 위해 더 많은 기술을 습득하는 방법

Rigid-Flex PCB 설계는 지금까지 복잡한 PCB를 만들기 위해 숙달된 기술이 필요하기 때문에 설계하기에 복잡한 PCB로 간주됩니다. 실제로는 정교함으로 인해 일반 회로 기판 디자인과 차별화됩니다. 리지드 플렉스 PCB의 특징으로 인해 보다 현대적인 기술 발전에 채택되었다는 것은 부인할 수 없는 사실입니다.

따라서 설계 프로세스를 알고 마스터하는 것은 고품질 PCB를 설계하는 데 필수적입니다. 이 기사에서는 가이드와 함께 디자인 프로세스에 대해 알아볼 것입니다. 또한 발생할 수 있는 특정 문제와 발생 시 취해야 할 예방 조치를 언급합니다.

(리지드-플렉스 PCB의 다채로운 그림)

1. Rigid-Flex PCB란 무엇입니까?

이름에서 알 수 있듯이 RFP(Rigid-Flex Printed Circuit Board)는 전자 애플리케이션에서 유연 및 강성 기판 기술의 통합을 사용하는 하이브리드 기판입니다. 거의 모든 리지드-플렉스 PCB는 고정된 난연성 유형 4(FR4) 보강재에 유연한 폴리이미드 구성요소를 설계합니다.

보드의 어떤 부분은 유연하지만 다른 부분은 검사를 통해 단단하다는 것을 알게 될 것입니다. 또한 회로를 쉽게 구부리거나 접을 수 있으며 더 많은 지원이 필요한 영역의 모양을 유지할 수 있습니다.

(Rigid-Flex PCB의 하이테크 배경)

2. Rigid-Flex 레이어 스택 유형 설계

제조업체는 PCB를 다층 스택으로 설계하여 Z 평면이라고도 하는 수직으로 각 레이어의 레이아웃을 정의합니다. 레이어 스택은 모든 보드에서 단일 유닛으로 제작됩니다.

2.1 최고의 레이어 스태킹 전략

완벽한 레이어 스택업 전략을 사용하면 트레이스와 접지면을 배열하여 EMI를 차단할 수 있습니다. 또한 리지드 플렉스 설계와 설계 온도에 적응해야 합니다.

다층 스택 바람직하다. 다음과 같은 이유 때문입니다.

• 신호와 접지면을 번갈아 사용할 수 있습니다.
• 각 레이어에는 그 사이에 유전체 또는 프리프레그가 있습니다.
• 열 문제를 고려합니다.
• 아날로그 및 디지털 요소가 있는 장치를 수용합니다. 그러나 장치는 스택 업에서 별도의 접지 레이어를 사용해야 합니다. 분리의 본질은 노이즈 커플링을 피하고 EMI를 방지하는 것입니다.

2.2 단일 레이어 기능

• 하나 또는 두 개의 폴리이미드 외부 커버 레이어가 있습니다.
• 한쪽 또는 양쪽에 접근할 수 있는 구멍이 있습니다.
• 구성요소 구멍에 플레이트가 없습니다.
• 단일 레이어 유형에 구성 요소, 보강재, 핀 및 커넥터를 사용할 수 있습니다.
• 정적 및 동적 유연성을 처리하는 애플리케이션에 적극 권장됩니다.

2.3 이중 레이어 기능

• 디자이너는 구멍을 통해 도금하므로 두 레이어 사이에 연결이 이루어집니다.
• 스티프너가 없어도 컴포넌트, 스티프너, 핀, 커넥터를 사용할 수 있습니다.
• 레이어 사이에 절연체가 끼워져 있는 두 개의 전도성 레이어가 있습니다. 디자이너는 외부 레이어를 덮거나 패드를 열어둘 수 있습니다.
• 덮이지 않은 패드 또는 접근 구멍은 양쪽에 있습니다. 비아는 양쪽에 덮개를 가질 수 있습니다.
• 고정 및 능동 플렉스 애플리케이션에 적용 가능합니다.

2.4 다중 레이어 기능

• 첫째, 다층 PCB는 3개 이상의 유연한 전도성 레이어를 가지고 있습니다. 그런 다음 설계자는 각 레이어 사이에 유연한 단열 구성 요소를 배치합니다. 마지막으로 외부 레이어를 덮거나 패드를 노출하도록 선택할 수 있습니다.
• 비아도 덮거나 노출될 수 있습니다.
• 접점 구멍 또는 자유 패드가 PCB의 한쪽 또는 양쪽에 있습니다.
• 구성 요소, 보강재, 핀 및 커넥터와 같은 다양한 재료를 사용할 수 있습니다.
• 정적 플렉스 애플리케이션에서 자주 발견됩니다.

(다층 PCB에 클로즈업)

3. Rigid-Flex PCB의 적용 범위

RFP는 전자 제품과 때로는 제어 시스템에 광범위하게 적용됩니다. 사용되는 제품에 따라 해당 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다.

• 소비자 가전제품
• 자동차 산업
• 항공우주 산업
• 컨트롤 타워 시스템
• CCTV 감시 시스템
• 산업 자동화 시스템
• 제어판

(마더보드의 rigid-Flex PCB 애플리케이션의 예)

4. Rigid-Flex 설계 지침.

RFP를 조립/설계할 때 적절한 지침이 없으면 최종 제품에 문제가 생기기 쉽습니다. 따라서 편지에 명시된 지침을 따르면 엄청난 비용을 절약할 수 있습니다.

다음은 PCB를 설계할 때 따를 수 있는 몇 가지 표준 지침입니다.

• 먼저 재료의 종류(접착제, 도체 등), 제조방법(압력과 열이 필요한지 여부), 레이어 수를 준비합니다.
• 둘째, 구리 트레이스를 단단하고 유연한 굴곡의 90° 각도에 배치해야 합니다.
• 그런 다음 플렉스 회로와 리지드 보드 모두에 영향을 미치는 전기화학적 요인을 고려합니다. 이와 관련하여 두께에 대한 굽힘 반경의 비율에 중점을 둘 필요가 있습니다. 일반적으로 굽힘 반경은 플렉스 소재 두께의 최소 10배여야 합니다.
• 또한 구리 고리와 인접한 비아 사이에 0.5mm의 거리를 두어야 합니다. 긴밀한 연결은 빈번한 굽힘 후에 자주 발생하는 피로를 유발할 수 있습니다. 다시 말하지만, 비아는 보드에서 움직이지 않는 영역, 즉 거의 움직이지 않는 영역에 있어야 합니다.
• 마지막으로 제품의 작동 조건을 확인하십시오. 다시 말해 온도 변화, 냉각, 습도, 충격, 불연성, 진동과 같은 주변 조건을 확인합니다.

5. Rigid-Flex PCB 설계를 위해 어떤 재료를 선택해야 합니까?

기재 및 커버레이 필름

바람직한 유형은 직조된 유리 섬유입니다. 에폭시 수지 샌드위치 . 유리 섬유는 어느 정도의 탄성을 가지고 있습니다. 반면 경화된 에폭시는 보드를 단단하게 만듭니다. 에폭시를 사용하려면 움직임이 적은 상태가 필요합니다.

폴리이미드 유연성이 향상되어 에폭시를 대체합니다. 게다가 이 소재를 손으로 쉽게 찢거나 늘릴 수 없습니다. 마지막으로 열에 대한 저항성이 높아 온도 변화에도 안정성을 유지합니다.

폴리에스터(PET) 일반적으로 설계 중에 적용할 수 있습니다. 이 소재의 단점은 극한의 온도에서 오래 버틸 수 없다는 사실입니다. 따라서 저렴한 전자 제품에서 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다.

폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) PET를 대신할 수 있습니다. 유전율이 낮은 고주파 제품에 주로 사용합니다.

커버 절연체 역할을 하고 외부 표면을 손상 및 원치 않는 열화로부터 보호합니다.

(에폭시 수지 클로즈업)

지휘자

선택 사항은 탄소 필름 및 은 기반 잉크로 다양하지만 가장 바람직한 것은 구리입니다. 구리 선택은 가장 확실히 적용됩니다. 예를 들어, 적층된 동박(전기 증착 )는 고전류 운반 도체를 유지하기 위해 들어맞는 단순하고 유연한 회로 부품 또는 중량 구리에 적합합니다.

시장의 또 다른 도체는 압연 소둔(RA) 호일입니다. . 일반 동에 비해 단가가 높지만 신축성과 탄성이 우수합니다.

접착제

접착제는 유연성을 위한 것입니다. 그 기능은 열과 압력만으로는 신뢰할 수 있는 연결을 형성할 수 없기 때문에 구리 호일을 폴리이미드 또는 기타 필름에 접착하는 것입니다. 사용된 재료에는 아크릴 또는 에폭시 기반 접착제가 포함됩니다. 약 0.5-1mil의 두께로.

실리콘을 사용할 수도 있습니다. 및 핫멜트 접착제 플렉스 및 리지드 인터페이스에서.

(실리콘 사용)

6. 리지드-플렉스 PCB 설계용 소프트웨어

PCB 설계에서 소프트웨어를 사용하여 PCB를 애니메이션하고 뚜렷하게 정의할 수 있습니다. 다음은 프로세스를 바로 시작할 수 있는 알려진 두 가지 방법입니다.

통합 ECAD/MCAD 도구

ECAD/MCAD는 전기 및 기계 도메인 간의 양방향 협업을 가능하게 합니다. 이 도구는 사실적인 3D로 디자인을 시각적으로 검증하여 반복을 줄입니다. 다음을 확인하여 설계 프로세스를 단순화합니다.

알티움 디자이너

Altium 디자이너의 PCB는 약 32개의 신호 레이어와 16개의 평면 레이어를 지원하는 레이어드 디자인 설정입니다. 틀림없이 고급 Altium Designer는 단일 플랫폼에서 리지드-플렉스 PCB 어셈블리에 필요한 도구를 제공할 수 있는 유일한 PCB 설계 소프트웨어입니다.

또는 Altium Designer는 회로 기판의 사실적인 3차원 표현을 제공하는 강력한 3D 렌더링 엔진으로 구성됩니다. 엔진은 Rigid-Flex 회로 기판을 지원하며 평평한 상태에서 기판을 검사할 수 있습니다.

7. Rigid-Flex PCB 설계 시 주의사항

지침을 따르지 않으면 재앙적인 결과를 초래할 수 있습니다. 또한, 절차의 한 단계를 놓치면 재료, 시간 및 비용이 낭비될 수 있습니다.

디자인 프로세스 전에 염두에 두어야 할 몇 가지 일반적인 예방 조치가 있으며 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 모서리를 구부리지 마십시오. 그렇게 하려면 모서리가 날카롭지 않은 곡선인지 확인하세요.
• 컴포넌트나 비아를 벤드 라인 가까이에 배치해서는 안 됩니다. 굽힘선은 재료 응력을 유발하여 라우팅에 영향을 줍니다.
• 플렉스 회로에서 전원 또는 접지면을 운반할 때 유연성을 유지하려면 빗금친 다각형을 사용하십시오.
• 추적 너비를 점진적으로 변경합니다. 트레이스 너비가 갑자기 변경되면 약점이 생길 수 있습니다.
• 최대 유연성과 저렴한 비용을 위해 플렉스 레이어를 최소 2개로 유지합니다.
• 최저 두께와 감소된 재료 유형의 인쇄 회로 기판을 사용합니다. 두꺼운 RFP는 조립품의 소형화에 영향을 미치고 결과적으로 제조공정에 불편을 준다.
• 와이어의 배열은 충격 저항을 향상시키기 위한 접힘 저항 요구 사항을 보여줍니다.

8. Rigid-Flex PCB 설계에서 자주 발생하는 문제.

• 유연한 PCB 굽힘 반경 및 위치

보드가 장기간 구부러지면 일부 플렉스 회로 부품은 해당 부품보다 더 많은 응력을 받습니다. 덜 둥근 반경은 또한 물리적 스트레스에 기여합니다.

• Rigid-Flexible PCB에 대한 기계적 요구 사항과 관련된 문제가 있을 수 있습니다. 그것은 회로 기판 두께(두꺼운 기판은 비효율적), 굽힘 형태, 굽힘 빈도 및 기판 두께에 대한 드릴 구멍 직경 비율과 관련됩니다.
• 패드와 구리 트레이스 사이의 공간을 올바르게 배치하지 않으면 단락이 발생할 수 있습니다. 따라서 거리가 마스크를 수용할 수 있어야 합니다.
• 유전체 반대쪽의 유사한 지점에서 발견된 스택 트레이스는 위치로 인해 스트레스를 받아 비극적으로 파손됩니다. 문장 조각으로 보입니다. 완전한 문장으로 다시 쓰는 것을 고려하십시오.
• 설계자는 PCB에 과도한 양의 커버 필름을 적용하는 경우 기본 손상 흔적을 유발할 수 있습니다.

요약：

대체로 예방 조치를 취하면 PCB 설계에서 더 높은 비율의 효율성이 나타납니다. 이러한 조치는 비용을 절감하고 이사회의 수명을 연장하며 전반적으로 계획의 품질을 유지한다는 점에서 칭찬할 만합니다.

이 기사에서 기본적인 rigid-flex 지식을 얻으셨기를 바랍니다. 문의 사항, 우려 사항 또는 의견이 있는 경우 저희에게 연락해 주십시오. 실제로, 점진적 학습 세션에 여러분을 모시게 되어 매우 기쁩니다.