폴리이미드 PCB: 고성능 전자제품을 위한 첨단 소재

대부분의 제조업체는 FR4 소재로 인쇄 회로 기판(PCB)을 생산합니다. 이 보드는 저렴하고 다양한 용도에 적합하기 때문입니다. 하지만 FR4 외에도 특정 용도에 더 적합한 PCB 소재가 있습니다. 그 대표적인 예가 폴리이미드입니다. 폴리이미드 PCB의 특성은 다양한 요인에 따라 여러분의 프로젝트에 적합할 수 있습니다.

그렇다면 폴리이미드 또는 폴리아미드 PCB가 여러분에게 적합한지 어떻게 알 수 있을까요?

이 글에서는 이러한 보드의 특징, 작업에 미치는 영향 등에 대해 알아보겠습니다.

시작해 보겠습니다!

폴리이미드 PCB란 무엇인가?

폴리이미드 회로 기판

폴리아미드 또는 폴리이미드는 이미드 단량체로 구성된 폴리머입니다. 이 폴리머 범주에는 합성 및 천연 소재가 모두 포함됩니다. 천연 폴리아미드의 예로는 양모, 실크 등이 있습니다.

하지만 PCB 생산 시에는 보드 베이스용으로 합성 대량 생산 폴리아미드를 사용합니다.

합성 폴리이미드는 어떻게 생산할까요? 이미드 구조를 가진 다양한 원소를 중합하여 만들 수 있습니다. 이 과정에는 무수말레산과 비스말레이미드가 사용됩니다.

또한 중합 시 사용하는 첨가제와 화학 물질의 종류에 따라 생성되는 폴리이미드의 종류가 결정됩니다.

폴리이미드 PCB의 종류

다양한 폴리이미드 PCB 종류는 다음과 같습니다:

2세대 폴리이미드 또는 순수 폴리이미드

순수 폴리이미드

출처: Pixels

이 PCB는 브롬계 난연제 같은 추가 기능이 없습니다. 이는 장점이 되는데, 난연제가 없다는 것은 극한의 안정성과 유연성을 의미하기 때문입니다. 따라서 순수 폴리이미드 또는 폴리이미드 플렉스 PCB를 통신 및 전기 장치에 사용할 수 있습니다.

이 폴리이미드 PCB 종류는 가장 오래된 축에 속하지만, 열 안정성과 온도에 대한 뛰어난 내구성 덕분에 널리 사용되고 있습니다.

3세대 폴리이미드

인쇄 회로 기판

3세대 폴리이미드는 순수 폴리이미드의 업그레이드 버전입니다. 난연성을 부여하는 첨가제가 추가되었습니다. 이 폴리이미드의 내연성은 우발적인 전기 화재를 예방하는 데 도움이 됩니다.

하지만 이 기능에는 대가가 따릅니다. 3세대 폴리이미드는 순수 폴리아미드만큼 열적으로 안정적이지 않습니다. 또한 이 폴리이미드는 생산이 비교적 쉽습니다. 따라서 다른 폴리이미드 플렉스 PCB보다 더 빠르게 대량으로 제작할 수 있습니다.

충전 폴리이미드(Filled Polyimide)

충전 폴리이미드는 다층 PCB로 분류할 수 있습니다. 다양한 충전재로 구성되어 수지 수축을 방지하기 때문입니다. 충전 폴리이미드 시스템은 충전재와 폴리이미드로 구성됩니다.

수지 수축은 보드 수명에 영향을 미칩니다. 경화 또는 드릴링 공정 중 회로 기판이 갈라지고 약해지기 쉽습니다. 따라서 추가 충전재는 회로 기판의 내구성과 강도를 높이는 데 도움이 됩니다.

저유동 폴리이미드(Low-Flow Polyimides)

저유동 폴리이미드는 유연성 측면에서 순수 폴리이미드와 정반대입니다. 경성 PCB라고도 부릅니다. 이 특성은 열악한 조건을 견뎌야 하는 경성 PCB가 필요한 용도에 유리합니다.

폴리이미드 PCB의 특성

폴리이미드 PCB를 최대한 활용하려면 먼저 그 특징을 이해하는 것이 중요합니다. 주요 특성은 다음과 같습니다:

내화학성

폴리이미드 PCB는 화학적 안정성을 가집니다. 즉, 다양한 부식성 화학 물질에 노출되어도 악영향을 받지 않습니다.

열 안정성

넓은 온도 범위에서 폴리이미드는 극한의 안정성을 보입니다. PCB는 표준적인 열악한 온도(약 260°C)도 견딜 수 있습니다.

또한 폴리이미드 PCB는 우수한 열전도율을 가져 생산 또는 수리 공정 중 열 손상을 방지합니다.

뛰어난 유연성

폴리이미드 소재는 뛰어난 유연성을 가집니다. 따라서 플렉시블 및 리지드-플렉스 PCB 제조에 사용할 수 있습니다.

높은 내구성

폴리이미드 PCB는 화학 물질과 열에 대한 저항성 외에도 물리적 응력에 강합니다. 즉, 열적·물리적 요인의 영향을 받더라도 형태를 유지합니다. 따라서 현장 수리 및 열악한 환경 응용 분야에 적합합니다.

뛰어난 인장 강도

인장 강도는 소재가 늘어날 때 갈라지지 않고 지탱할 수 있는 최대 하중을 소재의 원래 단면적으로 나눈 값입니다.

폴리이미드 PCB는 상당히 유연하지만 소재가 단단하고 뒤틀림(모양이 비틀어짐)에 강합니다. 따라서 물리적 내구성이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.

응용 분야

폴리이미드 PCB의 가장 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

자동차 전자장치

자동차 산업의 전기 부품은 일반적으로 매우 까다로운 조건에 직면합니다. 극한의 기상 조건(여름과 겨울)에서도 여러 부품이 지속적으로 작동하며 기능을 유지해야 합니다.

폴리이미드 PCB가 적용된 자동차 퓨즈 박스

자동차 부품은 자연스럽게 내구성 있는 PCB를 필요로 하며, 폴리이미드가 이 역할을 충실히 수행합니다.

의료 산업

의료 산업에서 보철, 첨단 영상, 임플란트 등의 시술을 수행하기 전에는 고효율 애플리케이션이 필요합니다. 폴리이미드 PCB로 이러한 고성능 효율을 구현할 수 있습니다.

폴리이미드 PCB를 사용하는 의수

컴퓨터 및 노트북

유연성과 내구성은 컴퓨터와 노트북이 일상 사용의 물리적 스트레스를 견디기 위해 필요한 두 가지 핵심 요소입니다. 또한 컴퓨터 PCB는 작동 중 발열될 수 있습니다.

노트북의 폴리이미드 PCB

따라서 열 안정성, 유연성, 내구성 덕분에 PCB 환경에 폴리이미드와 리지드-플렉스 PCB를 사용해야 합니다.

폴리이미드 vs FR4 소재

다음은 폴리이미드 소재와 FR4 소재를 비교한 표입니다.

맺음말

폴리이미드 PCB는 다양한 응용 분야에 적합합니다. 이는 모두 그 특성 덕분입니다. FR4 소재도 좋은 선택지입니다. 하지만 보드 응용 분야에 완벽하게 맞는 최적의 옵션을 결정해야 합니다.

폴리이미드 보드가 여러분의 프로젝트에 적합한지 판단하는 데 도움이 필요하신가요? 아니면 최고의 PCB를 원하시나요? 언제든 문의해 주세요.