소개
FPC 강화는 부품을 고정하는 것 이상의 역할을 합니다. 열 방출에도 도움이 될 수 있습니다. 그러나 보드를 재작업하거나 수리해야 하는 경우 보강재를 제거하면 흔적이 손상될 수 있습니다. 이 점을 명심하세요.
1. FPC 강화를 위한 특수 처리
특수 설계를 통해 보강재가 부품을 지지하는 것 이상의 역할을 할 수 있습니다. 예를 들어, 주요 목표는 부품을 지지하는 것이지만, 스티프너를 지지 구성 요소로 만들어 조립 후 플렉스 보드가 단단한 보드처럼 작동하도록 할 수 있습니다.
스티프너 컨투어링(형상 절단)은 일반적으로 CNC 라우팅 장비로 수행합니다. 절단하는 동안 나중에 스티프너를 제거하거나 분리할 수 있도록 일부 연결 지점이나 브리지를 남겨둡니다. 이렇게 하면 조립 후 스티프너를 쉽게 부러뜨리거나 제거할 수 있습니다.
CNC 라우팅은 플렉스 제조에서 일반적으로 사용됩니다. 레이저 절단과 워터젯 절단도 옵션입니다. 보강재를 준비하거나 사전 절단하는 데 사용할 수 있습니다. 높이 차이가 있는 보드의 경우 레이저나 워터젯과 같은 비압착 절단 방법을 사용하면 공정을 간소화할 수 있습니다. 또한 스탬핑 도구가 필요하지 않으므로 비용도 절감할 수 있습니다.
2. 보강재의 기계적 가공(스탬핑/다이 커팅) 2.
2.1 스탬핑/다이 커팅
스티프너 생산에 메쉬 스탬핑 또는 다이 커팅을 사용하는 경우 특수 스탬핑 다이가 필요합니다. 스탬핑으로 부품 주변의 단단한 재료를 제거한 후 남은 시트를 원래 위치로 다시 밀어 넣을 수 있습니다. 이 방법은 저가의 경질 보드와 간단한 고정 장치를 사용하는 대량 조립에 일반적입니다.
2.2 득점 또는 부분 자르기
플렉스 아웃라인이 허용하는 경우 스코어링 또는 부분 잘라내기 도구를 사용할 수 있습니다. 스코어링은 일반적으로 플렉스 또는 스티프너의 중간 부분을 절단합니다. 특수 도구로 절단 깊이를 제어합니다. 부품을 배치하고 조립이 완료되면 점수선을 따라 보드를 절단할 수 있습니다.
라우팅 컨투어링에 비해 대부분의 다른 절단 기술은 재료를 끝까지 절단해야 합니다. 기계식 커터의 특성상 절단 모양은 일반적으로 직선입니다.
3. 보강재 접착용 접착제
스티프너를 플렉스 기판에 접착하는 데 사용되는 접착제는 필요한 기능에 따라 선택됩니다. 플렉스용 표준 접착제 외에도 다른 유형의 접착제가 있습니다. 일반적인 스티프너 접착제의 종류와 특징:
3.1 감압 접착제(PSA)
PSA는 스티프너에 널리 사용됩니다. 유연하고 사용하기 쉽습니다. 결합 강도가 우수하고 경우에 따라 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 대부분의 PSA는 고온에서 장기간 사용하도록 설계되지 않았으며 일반적으로 단시간의 고온 노출만 견딜 수 있습니다. 무연 납땜(더 높은 리플로우 온도)의 경우, PSA가 필요한 공정에서 작동하는지 확인하세요. PSA의 특별한 장점은 플렉스가 거의 모든 표면에 붙을 수 있기 때문에 다양한 내장형 강화 설계가 가능하다는 것입니다.
3.2 열경화성 접착 필름
아크릴 코팅 필름 또는 본딩 시트라고도 하는 열경화성 접착 필름은 보강재를 접착하고 구부릴 수 있습니다. 추가적인 처리 단계와 시간이 필요합니다. 하지만 열경화성 접착제는 매우 높은 접착 강도와 고온 저항성을 제공할 수 있습니다.
3.3 액체 접착제
단일 부품 또는 2액형 에폭시 접착제는 보강재를 접착하는 데 사용됩니다. 균일하게 도포하기 어렵기 때문에 필름 접착제보다 덜 일반적입니다. 액체 접착제를 사용하면 접착 가장자리에 점진적인 에폭시 비드가 형성됩니다. 이 비드는 트랜지션 가장자리의 변형을 완화하는 데 도움이 됩니다.
3.4 열가소성 접착 필름
열가소성 접착 필름은 또 다른 일반적인 선택입니다. 이 필름은 응력이 낮고 화학적 경화가 필요 없는 완전 폴리머입니다. 다양한 표면에 접착되며 재작업이 쉬운 것으로 알려져 있습니다. 이러한 기능 덕분에 사용 범위가 넓습니다.
3.5 UV 경화 접착제
자외선 경화 접착제도 또 다른 옵션입니다. 일부 포뮬러는 스크린 인쇄가 가능합니다. 일부 UV 활성화 폴리머는 활성화 후 PSA와 유사한 점착력을 보일 수 있습니다. UV 접착제는 빠르게 경화되기 때문에 빠른 연질-경질 전환과 변형 완화가 필요한 디자인에 유용합니다.
4. 보강재의 구멍(클리어런스 홀, 조립 홀, 장착 홀)
부품 간극을 위한 구멍과 최종 조립을 위한 구멍은 서로 다르며 때로는 반대 효과를 내기도 합니다. 설계 규칙은 의도된 용도와 일치해야 합니다. 설계 데이터는 구멍 직경을 선택하는 방법을 설명해야 합니다.
설계 또는 제조 시 이를 무시하면 부품 구멍과 구리 사이의 접합부에 틈이 생기거나 구리가 끊어질 수 있습니다. 나중에 수정이 필요할 수 있습니다.
4.1 스티프너의 부품 클리어런스 홀
도금 스루홀을 관통하는 구멍은 도금 스루홀보다 250µm~375µm 더 커야 합니다. 이렇게 하면 라미네이션 중 발생할 수 있는 정렬 불량을 보완하고 도금된 구멍이 보강재에 의해 막히지 않도록 할 수 있습니다.
4.2 조립/장착 구멍
조립을 위해 만들어진 스티프너의 구멍은 플렉스의 구멍보다 약간 작아야 합니다. 이렇게 하면 조립 응력이 플렉스로 이동하는 것을 방지할 수 있습니다. 항상 필요한 것은 아닙니다. 일부 디자인에서는 스티프너 없이 플렉스를 캐리어에 직접 부착할 수도 있습니다.
4.3 지원되지 않는 마운팅 홀
보강재 지지대가 없는 장착 구멍의 경우 구멍(환형 링) 주위에 구리를 넣어 강도를 높입니다. 설계가 허용하는 경우 일반 장착 구멍에도 동일한 방법을 사용할 수 있습니다. 이 모양은 또한 접지를 더 쉽게 해줍니다.
5. 일반적인 FPC 보강재와 그 특징
FPC는 일반적으로 세 가지 보강재를 사용합니다: PI, FR4, 스테인리스 스틸입니다. 자세히 알아보기:
5.1 PI(폴리이미드)
PI는 특수 엔지니어링 소재입니다. 항공우주, 마이크로전자, 나노테크, LCD, 분리막, 레이저 등에 널리 사용됩니다. 난연성이며 고온 및 저온에 강합니다. 장기 사용 온도 범위는 등급에 따라 다르지만 PI는 넓은 범위를 처리할 수 있습니다. FPC에서 PI는 보호 필름과 스티프너 시트로 사용됩니다. PI 보호 필름은 회로를 절연합니다. PI 보강재는 골드 핑거의 뒷면과 기타 절연 및 보강이 필요한 부위에 사용됩니다. PI 보강재 두께는 설계와 환경에 따라 선택됩니다. 공차는 ±0.03mm까지 제어할 수 있습니다. PI는 공정 온도(일반적으로 130°C~280°C, 등급에 따라 다름)에 잘 견딥니다. 일반적인 PI 스티프너 두께 0.075㎜, 0.1㎜, 0.125㎜, 0.15㎜, 0.175㎜, 0.2㎜, 0.225㎜, 0.25㎜.
5.2 FR4
FR4는 난연성 소재입니다. 종이 기반 보드에 비해 기계적 강도, 치수 안정성, 내충격성 및 내습성이 우수합니다. 전기적 성능이 우수하고 더 높은 온도에서 작동합니다. 가공 시 다른 수지 유리 섬유 보드에 비해 장점이 있는 경우가 많습니다. FPC 생산에서 FR4는 주로 납땜 영역 뒤의 보강재로 사용됩니다. 납땜 영역의 경도를 높이고 반복적인 굴곡으로 인한 표면 실장 부품의 고장을 방지합니다. FR4는 PI보다 더 많이 마모되기 때문에 일반적으로 골드 핑거 보강에는 사용되지 않습니다. FR4 보강재의 경우 두께가 0.1mm 미만인 경우 허용 오차는 ±0.05mm, 두께가 1.0mm 이상인 경우 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 일반적인 FR4 스티프너 두께: 0.1㎜, 0.2㎜, 0.3㎜, 0.4㎜, 0.5㎜, 0.6㎜, 0.7㎜, 1.6㎜.
간단한 비교: PI는 공차가 더 좁고 내열성이 우수하지만 단단하지는 않습니다. FR4는 더 두껍고 단단하며 공차가 더 크고 수작업 조립에 더 안정적이지만 재작업이 더 어렵습니다.
5.3 스틸 보강재(스테인리스 스틸)
보통 303 스테인리스 스틸을 사용합니다. 303은 가공성과 표면 마감을 개선하기 위해 황과 셀레늄이 함유된 오스테나이트계 스테인리스강입니다. FPC 보강재는 모양이 복잡한 경우가 많으며 303 스테인리스는 에칭이 용이합니다. 높은 안정성이 필요한 FPC 제품의 경우 303 스틸 스티프너가 일반적입니다. 스틸 스티프너는 CNC로 드릴링하거나 FPC 레이저로 절단할 수 없습니다. 일반적으로 화학적 에칭으로 생산되므로 비용이 더 높습니다. 수동 조립이 필요하고 공정이 더 복잡하며 비용도 더 높습니다. 일반적인 스틸 스티프너 두께: 0.1mm, 0.2mm.
6. 디자인 포인트 및 실용적인 조언
스티프너와 구멍을 설계할 때는 각 구멍의 용도(간격, 조립, 장착)를 명확히 파악하세요. 설계 노트에 구멍 직경, 공차 및 위치 공차를 명시하세요.
도금 구멍 근처의 보강재의 경우 라미네이션 중에 도금 구멍이 막히지 않도록 충분한 간격을 두거나 구멍을 250-375 µm 정도 확대합니다.
보강재가 조립 또는 기계적 응력을 견뎌야 하는 경우 FR4 또는 강철과 같은 더 단단한 소재를 고려하세요. 그러나 향후 재작업이 필요한 경우 재작업이 쉬운 PI 또는 열가소성 필름 솔루션을 선호합니다.
접착제를 선택할 때는 리플로 온도(특히 무연 납땜의 경우), 재작업 필요성, 장기적인 환경(온도, 습도), 접착할 표면을 고려해야 합니다.
복잡한 모양이나 고정밀 보강재의 경우 툴링 비용을 낮추기 위해 화학적 에칭 또는 레이저 절단을 선호합니다. 부피가 크고 규칙적인 모양이라면 스탬핑 또는 다이 커팅을 통해 단가를 낮출 수 있습니다.
조립 후 스티프너를 제거해야 하는 경우 나중에 부러뜨리거나 제거할 수 있도록 스티프너와 플렉스 사이에 브리지 또는 스코어 라인을 남겨두세요.
7. 요약(장단점)
PI 보강재: 엄격한 허용 오차, 우수한 고온 저항성, 플렉스와 통합하기 쉽고 재작업성이 우수하며 FR4만큼 단단하지 않습니다.
FR4 보강재: 납땜 영역에 더 두껍고 단단하며 안정적이며 공차가 커서 재작업이 어렵습니다.
303 스틸 보강재: 매우 단단하고 안정적이지만 에칭 방식으로 제작되어 비용이 높고 수작업으로 조립해야 하며 재작업이 어렵습니다.
