PCB 보강재란 무엇인가요?

PCB 스티프너는 회로 기판에 적용되는 추가 구성 요소로, 핵심 PCB 설계의 일부가 아닙니다. 이 부품은 PCB의 특정 영역을 강화하고 보드의 취급 프로세스를 간소화하는 데 중요한 역할을 합니다. 

스티프너는 PCB의 견고성을 강화하여 다양한 운영 및 제조상의 어려움을 해결합니다. 연성 PCB를 사용하는 경우, 특정 섹터에서 강성 상태를 달성하기 위해 PCB 보강재라고 하는 기계적 지지대가 통합됩니다.

PCB 보강재 사용의 이점

PCB 보강재
  • 기계적 보강: 보강재는 대상 PCB 영역의 강성과 구조적 견고성을 개선하여 뒤틀림, 휘어짐 및 뒤틀림을 완화하며, 이는 무게를 견디는 부분이나 응력이 높은 상황에서 매우 중요합니다.
  • 굴곡에 대한 저항: 굴곡 응력에 대응하고 회로 기판의 안정성과 작동 신뢰성을 유지하는 데 핵심적인 역할을 하며, 이는 설치, 취급 또는 정상 작동 과정에서 연성 PCB의 손상을 방지하는 데 필수적입니다.
  • 향상된 열 방출: 보강재는 효과적인 열 분배 및 발산에 기여하여 PCB의 열 제어 성능을 향상시키고 과열 및 열 불일치를 방지합니다.
  • 연결 사이트 강화: 보강재를 전략적으로 적용하여 커넥터, 포트 및 파손 가능한 회로 요소를 강화하여 연결, 분리 또는 일반적인 활동 중에 발생할 수 있는 마모로부터 보호합니다.
  • 보조 구성품 장착: 보강재는 방열판, 센서 또는 전자 모듈과 같은 보조 부품을 부착하는 데 유리한 환경을 조성하여 회로 기판의 기능을 확장합니다.
  • 정렬 정확도: 또한 조립 과정에서 회로 기판을 올바르게 배치하기 위한 가이드 역할을 하여 조립 오류를 최소화하는 역할을 합니다.
  • 진동 및 공명 감쇠: 보강재를 추가하면 회로 기판의 진동과 공진을 완화하여 신호 무결성을 향상하고 간섭을 줄이는 데 도움이 됩니다.

본질적으로 PCB 보강재는 연성 회로 기판의 성능과 신뢰성을 강화하는 데 필수적이며, 특히 특정 섹션의 기계적 강도와 안정성을 강화해야 하는 애플리케이션에서 필수적입니다.

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다양한 PCB 보강재

연성 PCB 벤처에 적합한 종류를 선택하려면 사용 가능한 다양한 종류의 PCB 보강재를 이해하는 것이 중요합니다. 다음은 몇 가지 보강재 유형에 대한 개요입니다:

폴리이미드(PI) 보강재

고온에 견디는 폴리머 필름으로 구성된 폴리이미드 보강재는 납땜 저항성과 강력한 접착 특성으로 인해 두께를 늘릴 수 있어 인기 있는 선택지입니다. 이러한 보강재는 조립 공정에서 제어된 굽힘 지점과 접촉 공차를 만들기 위해 적용됩니다.

특히 최종 제품에 통합하기 위해 할당된 일부 PCB 영역에서 유연성을 저해합니다. 골드 핑거 삽입 슬롯이 있는 곳이나 반대편에 사용하면 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.

널리 사용되는 폴리이미드 형태인 Kapton은 PCB 말단의 유연성을 높이고 ZIF 커넥터와 같은 부품을 부착할 수 있도록 하는 역할을 하기 때문에 선호됩니다. 이러한 시나리오에서 Kapton은 필요한 지원을 제공하여 PCB가 효과적이고 안정적으로 작동하도록 보장합니다.

FR-4 보강재

에폭시 수지로 짜여진 유리 섬유 라미네이트를 기본으로 하는 FR-4는 플렉시블 회로의 여러 보강재에 사용되는 소재입니다. FR-4는 부품 배치 및 열 리플로우 중에 플렉스 PCB에 견고한 지지력을 부여합니다.

PCB 경계에 FR-4 테두리를 통합하면 PTH 부품이 솔더 패드에 직접 접근할 수 있으므로 SMT 캐리어를 대체하고 조립 시 비용을 절감할 수 있습니다.

금속 보강재(스테인리스 스틸 또는 알루미늄)

뛰어난 성형성, 내식성 및 장기적인 내구성이 요구되는 설계의 경우 스테인리스 스틸 또는 알루미늄으로 제작된 보강재가 최고의 선택입니다. 이러한 보강재는 연성 PCB에 추가적인 견고성을 제공함으로써 조립 공정을 개선합니다.

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연성 PCB의 보강재 배치

최상층 보강재

연성 PCB의 상부 표면의 보강재는 전반적인 구조적 지지력을 제공하기 위해 지정됩니다. 특히 LED 스크린과 같은 무거운 기기에 연결할 때와 같이 연성 PCB가 상당한 하중을 관리해야 하는 경우, PCB 표면의 하중 분산을 돕기 위해 필요합니다.

하단 레이어 보강재

연성 PCB의 특정 영역(활성 부품이 있는 영역 등)에 추가 보강이 필요한 경우, 바닥층 보강재를 적용하여 기계적 지지력을 강화하는 동시에 반복적인 응력 손상 위험을 완화할 수 있습니다.

이중 레이어 스티프너(상단 및 하단)

상단 및 하단 레이어 모두에 스티프너를 활용하면 일반적으로 보드의 중추적인 부분에 위치한 연성 PCB의 안정성과 강성이 크게 향상됩니다. 이러한 보강재는 다양한 금속 및 폴리머와 같은 다양한 물질로 구성될 수 있습니다. 여러 개의 스티프너가 있는 설계를 계획할 때는 더 높은 강성이 필요한 플렉스 PCB 영역을 구분하는 것이 중요합니다. 이는 기계적 영역 평가를 통해 식별하거나 최종 제품에서 휘어질 가능성이 있는 지점을 정확히 찾아낼 수 있습니다.

때때로 연성 PCB의 구조적 무결성을 종합적으로 강화하기 위해 상단 및 하단 레이어 모두에 보강재를 주입해야 하는 경우가 있습니다. 다방향 굽힘 또는 압축 저항이 필요한 애플리케이션은 이 접근 방식을 통해 이점을 얻을 수 있습니다. 매우 동적인 환경에서는 여러 방향으로 강성을 높여야 할 수 있으므로 이중 레이어 배치는 복잡한 요구 사항을 준수하기 위해 추가적인 설계 가단성을 제공합니다.

연성 PCB에 보강재를 부착하는 방법

연성 PCB에 PCB 보강재를 부착하는 데는 열 접착과 감압 접착제(PSA)라는 두 가지 주요 기술이 있습니다. 

각 옵션에는 고유한 장단점이 있으며, 최종 선택은 특정 설계 목표, 환경 요구 사항 및 재료 고려 사항에 따라 결정해야 합니다. 열 접착은 보다 견고한 기계적 결합을 보장하므로 고응력 애플리케이션에 적합하지만 고급 장비가 필요할 수 있습니다. PSA는 더 간단하고 경제적이지만 특정 조건에서 장기적인 안정성이 부족할 수 있으며 응력이 낮은 애플리케이션이나 탈착이 필요한 애플리케이션에 더 적합합니다.

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