다섯 가지 문제점의 근본 원인
리지드 보드 설계는 많은 것을 허용합니다. 마스크는 덮는 부분을 완벽하게 덮고, 비아는 어디에든 위치할 수 있으며, 패드는 트레이스 옆에 있어도 되고, 조립 후에는 아무것도 움직이지 않습니다. 하지만 플렉서블 회로에서는 이러한 가정들이 모두 고장 원인으로 작용합니다. 부품이 구부러지고, 심지어 수천 번씩 구부러지는 경우가 많기 때문입니다.
1. 커버레이 개구부를 너무 좁게 설계함
커버레이는 접착제가 발라진 필름을 재단하고 라미네이팅한 것으로, 인쇄된 층이 아닙니다. 정렬, 다이컷 공차, 접착제 압착 등으로 인해 개구부가 변형될 수 있습니다. 솔더 마스크 개구부처럼 큰 창이 접착제로 덮이거나 인접한 트레이스로 밀려나는 경우가 발생합니다. 충분한 개구부와 개구부 사이의 간격을 확보하는 것이 해결책입니다.
2. 굽힘 부분 안쪽의 솔더 접합부
솔더는 구리보다 훨씬 단단합니다. 굽힘 부분 근처에 솔더 접합부가 있으면 패드 가장자리가 경첩처럼 작용하여 구리가 먼저 균열이 발생합니다. 솔더 접합부는 강성이 높은 부분에 위치해야 하며, 굽힘 부분은 접합부를 남겨두어야 합니다.
3. 커진 개구부를 무시한 패드 간격
커버레이 개구부가 커지면 인접한 패드 사이의 거리도 함께 커져야 합니다. 그렇지 않으면 커진 창으로 인해 인접한 도체의 가장자리가 노출되어 조립 과정에서 두 도체가 연결됩니다. 0.002인치의 라인 및 간격 허용치가 커넥터 패드 사이에 적용 가능하다고 해서 이를 그대로 사용해서는 안 됩니다.
4. 날카로운 모서리와 예각 접합부
도체의 90° 모서리는 강성 기판에서는 응력 집중점이 되고, 플렉스 기판에서는 균열 발생의 원인이 됩니다. 접합부는 테이퍼링하고, 모서리는 둥글게 처리하며, 패드로의 전환은 물방울 모양으로 만듭니다.
5. 중성축을 가로지르는 구리 적층
굽은 부분에서 서로 마주 보는 두 개의 구리 층은 매 사이클마다 한쪽 층에 인장력을 가합니다. 변형률은 중성축으로부터의 거리에 비례하므로, 해결책은 기하학적인 접근 방식을 사용하는 것입니다. 즉, 층을 오프셋하거나, 굽은 부분의 구리 두께를 얇게 하거나, 해당 부분에 단일 전도성 층을 사용하는 것입니다.
금형 제작 전 문제점 발견
다섯 가지 문제점 모두 DFM(설계 제조성 검토) 단계에서 확인할 수 있으며, 레이아웃 단계에서 수정하는 데는 비용이 적게 들지만 이후에는 비용이 많이 듭니다. 굽힘 영역, 커넥터 끝부분, 커버레이 아트워크를 검토하면 대부분의 문제점을 발견할 수 있지만, 나머지는 굽힘 테스트에서 드러나기 때문에 양산 전에 초도품을 테스트하는 것이 중요합니다.
기판, 커버레이, 보강재 범위는 유연한 PCB 페이지에 나와 있으며, 유연부가 강성부와 만나는 지점에는 강성-유연성 규칙이 적용됩니다.
