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<font dir="auto" style="vertical-align: inherit;"><font dir="auto" style="vertical-align: inherit;">FPC 생산에 대해 알아야 할 11가지: FPC 제조의 신비를 풀어드립니다

2023-05-27보고자: SprintPCB

FPC(Flexible Printed Circuit Board) 는 폴리이미드 또는 폴리에스테르 박막으로 제작된 고신뢰성 및 유연성을 갖춘 인쇄 회로 기판입니다. 높은 배선 밀도, 경량, 얇음, 그리고 뛰어난 굽힘 유연성이 특징입니다.

연성 인쇄 회로 기판(FPC)

FPC 제조의 비밀을 파헤치기 전에, 연성 인쇄 회로(FPC)를 구성하는 재료가 절연 필름, 도체, 그리고 접착제라는 것을 알아야 합니다. 절연 필름은 회로의 기본층을 형성하고, 접착제는 구리박을 절연층에 접착합니다. 다층 설계에서는 내부층과 함께 접착됩니다. 또한, 이러한 재료들은 회로를 먼지와 습기로부터 격리하고 굽힘 시 응력을 줄이는 보호막으로도 사용됩니다. 구리박은 전도층을 형성합니다. 일부 연성 회로에서는 알루미늄이나 스테인리스강으로 만든 경성 부품을 사용하여 치수 안정성, 부품 및 배선의 물리적 지지, 그리고 응력 완화를 제공합니다. 접착제는 경성 부품을 연성 회로에 접착하는 데 사용됩니다. 또한, 연성 회로에 사용되는 또 다른 재료는 절연 박막의 양면에 접착제로 코팅된 접착층 필름입니다. 접착층 필름은 환경 보호, 전자 절연 기능을 제공하고, 추가 필름 층의 필요성을 없애며, 더 적은 접착제 층으로 다층 회로를 제작할 수 있도록 합니다. 절연 필름 소재는 다양한 종류가 있지만, 가장 많이 사용되는 것은 폴리이미드와 폴리에스터 소재입니다. 미국에서는 모든 연성 회로 제조업체의 80%가 폴리이미드 필름 소재를 사용하고 있으며, 약 20%는 폴리에스터 필름 소재를 사용합니다. 폴리이미드 소재는 불연성이며, 치수 안정성이 뛰어나고, 인장 강도가 높으며, 납땜 온도를 견딜 수 있습니다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)라고도 하는 폴리에스터는 낮은 유전율과 최소한의 수분 흡수율 등 폴리이미드와 유사한 물리적 특성을 가지고 있습니다. 그러나 녹는점이 250°C이고 유리 전이 온도(Tg)가 80°C이므로 고온 응용 분야에는 적합하지 않습니다. 이러한 한계로 인해 광범위한 단대단 납땜이 필요한 응용 분야에서는 사용이 제한됩니다. 저온 응용 분야에서는 강성을 보입니다. 그럼에도 불구하고 전화기와 같이 혹독한 환경에 노출될 필요가 없는 제품에는 여전히 적합합니다. 폴리이미드 절연 필름은 일반적으로 폴리이미드 또는 아크릴 접착제와 결합되고, 폴리에스터 절연 소재는 폴리에스터 접착제와 결합됩니다. 유사한 특성을 가진 이러한 소재들을 결합하면 납땜 또는 여러 번의 적층 사이클 후에도 치수 안정성이 유지되는 장점이 있습니다. 접착제의 다른 중요한 특징으로는 낮은 유전율, 높은 절연 저항, 높은 유리 전이 온도, 그리고 낮은 수분 흡수율이 있습니다. 구리박은 연성 회로에 사용되는 도체로 적합하며, 전기 도금 또는 전착(ED)을 통해 생산할 수 있습니다.

구리박

전착 방식으로 생산된 구리박은 표면이 광택이 나는 반면, 다른 면은 가공으로 인해 광택이 없는 표면을 갖습니다. 다양한 두께와 폭으로 제작 가능한 유연한 소재입니다. ED 구리박의 광택이 없는 면은 접착력을 향상시키기 위해 특수 처리되는 경우가 많습니다. 단조 구리박은 유연성 외에도 단단하고 매끄러워 동적 굴곡이 필요한 용도에 적합합니다. 접착제는 절연 필름을 전도성 재료에 접착하는 것 외에도 보호 및 피복 목적으로 코팅층으로도 사용할 수 있습니다. 이 두 가지의 주요 차이점은 도포 방식에 있습니다. 절연 필름 위에 접착제를 코팅하는 것은 적층 회로 구조를 형성하기 위한 것입니다. 접착제 코팅에는 스크리닝 인쇄 기법이 사용됩니다. 모든 적층 구조에 접착제가 사용되는 것은 아니며, 접착제가 없는 적층 구조는 더 얇은 회로를 형성하고 유연성이 더 뛰어납니다. 접착제 기반 적층 구조에 비해 열전도도가 더 우수합니다. 접착제가 필요 없는 연성 회로는 얇고 유연하며, 접착제의 열 저항이 없어 접착제 기반 적층 구조를 사용할 수 없는 작업 환경에서도 사용할 수 있습니다. 이제 저희의 발자취를 따라 FPC(연성 인쇄 회로) 기판의 제조 공정을 자세히 살펴보겠습니다.

FPC(연성회로기판) 제조공정

연성 회로 기판 제조 공정

재료 절단

폐기물을 최소화하기 위해 FPC의 모든 생산 공정에는 기본 소재의 초기 절단이 포함됩니다. 소재 가공 중 정밀 절단은 과도한 소재로 인한 폐기물 발생을 방지하는 데 도움이 됩니다. 화학 세척: 이 단계는 주로 전도성 기본 소재와 구리 호일 표면의 산화막을 제거하는 데 목적이 있습니다. 세척하지 않으면 산화막이 사용 중 FPC의 지속적인 산화를 유발하여 수명을 단축시킬 수 있습니다. 따라서 회로 기판의 장기적인 신뢰성과 안정성을 보장하고 산화로 인한 손실을 줄이기 위해 세척이 필수적입니다.

내부층 부식 방지 건조 필름(FPC)

먼저 필름 위에 회로 패턴을 형성합니다. 그런 다음, 부식 방지 건조 필름(감광 필름)이 부착된 필름을 기판에 정렬하고, 노광기를 사용하여 필름에서 기판으로 회로 패턴을 노광합니다. 이렇게 하여 회로 패턴이 구리박에 전사됩니다.

산 에칭(FPC 에칭)

FPC 연성 기판 생산 시에는 염산이나 황산과 같은 산성 용액이 화학적 에칭에 일반적으로 사용됩니다. 그러나 암모니아수와 같은 알칼리 용액은 산성 특성을 더 잘 나타내므로 경질 회로의 에칭에는 종종 사용됩니다.

화학 세척

이 단계의 목적은 에칭 공정에서 남아 있는 용액이 회로에 갇히는 것을 방지하고 플라즈마 세척을 통해 FPC 표면의 불순물을 제거하는 것입니다.

내부 레이어 커버 필름 정렬

앞서 언급한 단계에 앞서, 소프트 보드용 커버 필름을 적절한 모양으로 만들고 FPC에 맞춰 정렬해야 합니다. 그런 다음, 납땜 인두를 사용하여 커버 필름을 패드에 예비 고정합니다.

라미네이션

생산 과정에서 라미네이션은 일반적으로 고속 라미네이션과 저속 라미네이션으로 구분됩니다. 고속 라미네이션은 초기 라미네이션에 일반적으로 사용되며, 최대 허용 두께는 표준 규격을 기준으로 결정됩니다. 라미네이션이 완료된 후에는 제품을 검사하여 기포나 접착제 넘침이 없는지 확인합니다.

빵 굽기

이 단계는 회로 기판과 커버 필름 사이의 접착제 흐름과 평탄화를 촉진하여 더욱 완벽한 접합을 보장하기 위한 고온 처리 과정을 포함합니다. 접착제는 고온 베이킹 후 녹아 구리 호일과 커버 필름 사이의 틈을 메워 단단히 접합합니다.

FPC 회로 기판에 문자 인쇄

FPC(연성 회로 기판) 제조 공정에는 필름에서 메시 스크린으로 문자를 전사하고, 스크린을 이용하여 FPC에 문자를 인쇄하는 단계도 포함됩니다. 이 공정에는 인쇄 결과 검사, 즉 누락되거나 인쇄된 문자가 없는지 확인하는 단계도 포함됩니다.

표면 마무리/처리

FPC(연성 인쇄 회로 기판)의 표면 처리는 우수한 납땜성이나 전기적 성능을 보장하는 기본적인 목적을 달성합니다. 자연 환경에서 구리는 공기 중에서 산화물 형태로 존재하는 경향이 있어 원래 구리 상태를 오랫동안 유지하기 어렵기 때문에 다른 처리가 필요합니다. FPC의 일반적인 표면 처리 공정은 다음과 같습니다.

pcb-표면 마감

열풍 레벨링(HASL)

열풍 레벨링(Hot Air Leveling, HASL)은 용융 솔더(납)를 PCB 표면에 코팅한 후 열풍으로 가열 및 압축하여 구리 산화에 강하고 우수한 납땜성을 제공하는 코팅층을 형성하는 공정입니다. 열풍 레벨링 과정에서 솔더와 구리의 접합부에 구리-주석 금속간 화합물이 형성됩니다. 열풍 레벨링 작업 중 PCB는 용융 솔더에 담가집니다. 에어 나이프는 액상 솔더가 응고되기 전에 평평하게 불어줍니다. 에어 나이프는 구리 표면의 초승달 모양 솔더를 최소화하여 솔더 브리징을 방지합니다.

유기 납땜성 방부제(OSP)

OSP는 RoHS 지침 요건을 준수하는 FPC 표면 처리 공정입니다. 간단히 말해, OSP는 깨끗한 구리 표면에 유기 피막을 형성하는 화학적 방법입니다. 이 피막은 산화 방지, 내열성, 내습성을 갖추고 있어 일반적인 환경 조건에서 구리 표면의 추가적인 녹(산화 또는 황화) 발생을 방지합니다. 그러나 이후 고온 납땜 공정에서는 노출된 깨끗한 구리 표면에 즉시 견고한 솔더 접합부를 형성할 수 있도록 플럭스를 사용하여 이 보호 피막을 쉽고 빠르게 제거해야 합니다.

전체 보드 무전해 니켈 금(ENIG)

전체 기판 ENIG는 PCB 표면 도체에 니켈 층을 증착한 후 금 층을 증착하는 방식입니다. 니켈 도금의 주요 목적은 금과 구리 사이의 확산을 방지하는 것입니다. 현재 ENIG 공정에는 두 가지 유형이 있습니다. 연성 금(순금, 광택이 없는 외관)과 경성 금(매끄럽고 단단한 표면, 내마모성, 코발트 및 기타 원소 포함, 광택이 있는 외관)입니다. 연성 금은 주로 칩 패키징의 와이어 본딩에 사용되는 반면, 경성 금은 납땜이 필요 없는 전기 배선에 주로 사용됩니다.

침지 금(ENIG)

침지 금도금은 구리 표면을 두꺼운 전도성 니켈-금 합금 층으로 코팅하여 PCB를 장기간 보호하는 방식입니다. 또한, 침지 금도금은 다른 표면 처리 공정에 비해 환경 조건에 대한 내성이 우수합니다. 또한, 침지 금도금은 구리 용해를 방지하여 무연 어셈블리에 유리합니다.

침지 주석(ENIG)

현재 모든 땜납은 주석 기반이므로 얇은 층은 어떤 유형의 땜납에도 적합합니다. 침지 주석은 평평한 구리-주석 금속간 화합물을 형성하여 열풍 레벨링과 같은 뛰어난 납땜성을 제공하지만, 열풍 레벨링과 관련된 평탄도 문제는 없습니다. 침지 주석 도금 기판은 너무 오랫동안 보관해서는 안 되며, 주석 침지 순서대로 조립해야 합니다.

침지은(ENIG)

침지 은도금은 유기 도금과 화학적 니켈/금 도금 사이에 있는 공정입니다. 공정이 간단하고 빠릅니다. 고온다습하고 오염된 환경에 노출되어도 은은 우수한 납땜성을 유지하지만 광택이 사라질 수 있습니다. 침지 은도금은 은 아래에 니켈 층이 없기 때문에 화학적 니켈/금 도금만큼의 물리적 강도를 갖지 못합니다.

화학 니켈 팔라듐 금(ENIG)

화학 니켈-팔라듐-금은 침지 금 도금과 달리 니켈과 금 사이에 팔라듐 층을 추가합니다. 팔라듐은 치환 반응으로 인한 부식을 방지하고 금 도금을 위한 준비를 할 수 있습니다. 금은 팔라듐을 단단히 덮어 양호한 접촉면을 제공합니다.

하드 골드 전기 도금

경질 금 전기 도금은 내마모성을 향상시키고 제품의 삽입 및 인출 횟수를 늘리는 데 사용됩니다.

최종 검사

이는 연성 인쇄 회로(FPC) 제조 공정의 마지막 중요한 단계입니다. 모든 FPC 기판은 품질 및 성능 보증을 위해 생산 현장 검사를 거쳐야 합니다. 현재 국내 FPC 품질 검사는 비용이 많이 들고 비효율적인 수동 육안 검사에 크게 의존하고 있습니다. 하지만 FPC 성능을 테스트하고 검증하기 위해 다음과 같은 방법을 활용할 수 있습니다.

전기 테스트(FPC)

전기적 연속성 테스트: 연성 인쇄 회로(FPC)의 배선과 연결 지점이 올바르게 연결되었는지 확인하는 데 사용됩니다. 이 테스트는 일반적으로 회로의 연결성을 확인하기 위해 연속성 테스트 또는 베드 오브 네일 테스트와 같은 방법을 사용합니다. 저항 테스트: FPC 회로 경로의 저항값을 측정하는 데 사용됩니다. 이 테스트는 안정적인 신호 전송을 보장하기 위해 배선의 저항이 지정된 범위 내에 있는지 확인합니다. 절연 테스트: FPC 배선 간 및 배선과 기판 간의 절연 상태를 감지하는 데 사용됩니다. 이 테스트는 고전압 조건에서 FPC에 회로 단락이나 누설 문제가 발생하지 않는지 확인합니다.

신뢰성 테스트(FPC)

굽힘 수명 시험: FPC를 반복적으로 굽힘으로써 실제 적용 환경에서의 굽힘 조건을 시뮬레이션합니다. 이 시험을 통해 장기간 사용 시 FPC의 굽힘 성능과 내구성을 평가할 수 있습니다. 열 사이클링 시험: FPC를 고온 및 저온 환경 사이에서 주기적으로 변화시켜 온도 변화가 FPC에 미치는 영향을 시뮬레이션합니다. 이 시험을 통해 온도 변화 조건에서 FPC의 신뢰성과 안정성을 평가할 수 있습니다. 습도 사이클링 시험: FPC를 고온 및 고습, 저온 및 저습 환경 사이에서 주기적으로 변화시켜 습도와 온도가 FPC에 미치는 영향을 시뮬레이션합니다. 이 시험을 통해 습한 환경에서 FPC의 내구성과 신뢰성을 평가할 수 있습니다.

환경 테스트(FPC)

내식성 시험: FPC를 다양한 부식성 매체에 노출시켜 화학적 부식에 대한 내성을 평가합니다. 이 시험은 특정 환경에서 FPC의 안정성과 신뢰성을 보장합니다. 고온 시험: FPC를 고온 환경에 두어 고온 조건에서의 성능과 안정성을 시험합니다. 이 시험은 고온 환경에서 FPC의 내성을 평가합니다. 저온 시험: FPC를 저온 환경에 두어 저온 조건에서의 성능과 안정성을 시험합니다. 이 시험은 저온 환경에서 FPC의 내성을 평가합니다. 이러한 시험 방법과 도구는 제조업체가 FPC(연성 인쇄 회로 기판)의 성능, 신뢰성 및 안정성을 평가하고 검증하여 실제 응용 분야에서 FPC의 적절한 작동과 장기적인 내구성을 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다. 시험을 수행할 때는 FPC의 특정 요구 사항 및 응용 환경에 따라 적절한 시험 방법과 도구를 선택하고 관련 시험 표준 및 사양을 준수하는 것이 좋습니다. 요약하자면, FPC(연성 인쇄 회로 기판) 제조는 여러 측면에 주의를 기울여야 하는 복잡하고 중요한 공정입니다. 기본 원리를 이해하고, 적절한 재료와 공정을 선택하고, 설계 요소를 고려하고, 엄격한 품질 관리를 시행하고, FPC 성능을 테스트 및 검증함으로써 고품질의 신뢰성 있고 안정적인 FPC 제품 생산을 보장할 수 있습니다. 끊임없는 개선과 혁신을 통해 FPC 제조의 효율성과 품질을 지속적으로 향상시키고, 시장 수요를 충족하며, 경쟁 우위를 유지할 수 있습니다. 이 글이 독자 여러분께서 FPC 제조의 중요한 고려 사항을 더 잘 이해하고, FPC 기술을 더욱 탐구하고 적용하도록 영감을 줄 수 있기를 바랍니다. 필요한 경우, 관련 분야의 추가 연구를 수행하고 자료와 자료를 참고하여 FPC 제조에 대한 이해와 실무 경험을 심화할 수 있습니다.