플렉시블 기판(FPC)은 얇고 자유롭게 구부릴 수 있는 기판으로, 제품의 경량화나 박형화에 필수적인 부재입니다. 그러나 FPC를 사용할 때는 그 얇거나 부드러움 때문에 많은 문제가 발생합니다.
이 문제를 해결하는 것이 바로 보강판입니다. FPC를 사용하는데 있어서 보강판에 대한 지식은 필수불가결하다고 할 수 있습니다.
이번 기사에서는, 보강판에 대해서, 개요나 FPC에 있어서의 역할, 4개의 소재와 그것들의 특징, 발주할 때의 순서나 주의점등을 해설합니다.
목차
보강판의 종류와 역할
보강판은 FPC의 일부를 두껍고 튼튼하게 하기 위해 붙이는 판입니다.
여기에서는 FPC에 사용되는 예를 바탕으로 보강판의 역할을 해설합니다.
플렉시블 기판(FPC)이란?
플렉시블 기판(Flexible Printed Circuit, FPC)은 이름 그대로 얇고 부드러우며 자유롭게 구부릴 수 있는 기판입니다. 「플렉시블 프린트 기판」 「플렉시블 프린트 배선판」이라고 불리는 경우도 있습니다.
FPC의 장점은
- 구부릴 수 있기 때문에 제품 내부의 작은 틈새에도 입체적으로 배치할 수 있다(기기를 소형화할 수 있다)
- 얇고 가벼워 제품을 경량화 할 수 있다
- 제품의 조립 공정(배선 방법)을 간단하게 할 수 있다
같은 점입니다. FPC는 휴대전화의 가동부나 로봇의 관절부, 키보드, 액정 TV, 헤드 마운트 디스플레이 등, 다양한 제품에 사용되고 있습니다.FPC는 휴대폰 가동부와 로봇 관절부, 키보드, LCD TV, 헤드 마운트 디스플레이 등 다양한 제품에 사용되고 있습니다.
보강판의 역할
제품의 소형화나 경량화에 필수적인 FPC이지만, 얇고 구부리기 쉽기 때문에 발생하는 문제도 있습니다. 그런 경우에는 보강판을 사용합니다. FPC의 커넥터 부분이나 부품 실장 부분에 보강판을 붙여 경도와 두께를 만듭니다. 납땜이나 부품의 탈락을 막거나 FPC의 두께를 조정하는 등의 역할을 합니다.
아래의 상황은 보강판이 사용되는 경우를 나타냅니다
- 커넥터 부분의 납땜이나 패턴이 벗겨져 버린다
FPC는 부드럽기 때문에 커넥터를 빼냈을 때 커넥터 부분의 납땜이나 배선 패턴이 벗겨질 위험성이 있습니다.
- 커넥터 부분의 두께가 부족하다
FPC를 꽂는 타입의 커넥터를 사용하는 경우, FPC의 두께를 커넥터의 사이즈(FPC 적합 두께)에 맞출 필요가 있습니다. 그러한 경우에는 어떠한 수단으로 FPC의 두께를 늘려야 합니다.
- 실장된 부품이 빠지기 쉽다
FPC 상에는, 다양한 부품이 실장되어 있습니다. 이 부품 실장 부분의 기판이 휘어지면,
부품과 기판의 사이에 틈이 생겨, 부품이 빠지기 쉬워져 버립니다.
주요 보강판 소재와 두께
보강판의 두께는 일반적으로 0.2mm 이상이 바람직하다고 되어 있습니다. 단, 너무 두꺼우면 제품의 경량화가 어려워지기 때문에 주의가 필요합니다. 보강판 소재로는 스테인레스, 폴리이미드, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 유리 에폭시 등이 사용됩니다. 각각의 특징을 설명합니다.
스테인레스
스테인레스는 철에 크롬이나 니켈을 첨가한 합금으로 수지에 비해 강도가 높은 점이 특징입니다. 따라서 보강판으로는 다소 얇더라도 문제가 없으며, 박형화가 필요한 제품에 자주 사용됩니다. 이 밖에 전도성이 있어 접지 회로를 구성할 수 있고, 전자파의 노이즈를 막는 효과가 있으며, 수지에 비해 내열성이 높아 고온에서도 열화되지 않으며, 케이스의 일부로 사용할 수 있다는 장점도 있습니다. 하드 디스크 드라이브의 자기 헤드 배선에서 스테인레스 보강판이 헤드 서스펜션의 일부로 사용된 예도 있는 것 같습니다.
폴리이미드
폴리이미드는 기계적 강도와 내열성, 절연성, 내약품성 등이 우수한 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 다양한 전기 장치용 절연성 필름으로 사용되고 있습니다. FPC의 베이스 필름으로서 일반적으로 사용되고 있는 것도 폴리이미드입니다. 두께 조정용 보강판에는 베이스 필름과 같은 소재를 사용하는 경우가 많기 때문에 폴리이미드는 보강판으로도 자주 사용됩니다. 폴리이미드 필름을 여러 장 겹쳐 놓거나 여러 장의 에폭시계 수지로 라미네이트하여, 두께나 강도를 조절하는 경우도 있습니다. 폴리이미드 보강판을 사용할 경우에는 섬유 부스러기가 떨어져 제품에 묻어 나지 않도록 주의해야 합니다.
PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)
PET는 수지의 일종으로 페트병이나 의복 등 다양한 제품의 원료로 사용되고 있습니다. 내열성, 내한성, 내약품성, 내수성, 강도가 우수하고 투명성이 높은 것이 특징입니다. PET 베이스 필름을 사용한 FPC에 있어서 커넥터 부분의 두께를 맞추고 싶은 경우에는, PET제의 보강판이 사용됩니다. 폴리이미드보다 저렴하다는 점도 큰 장점입니다.
유리 에폭시
유리에폭시(에폭시유리,에폭시유리수지,갈라에포)는유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP)의 일종으로 유리섬유를 사용하여 에폭시수지를 강화한 것입니다. 유리섬유에 액체형태의 에폭시 수지를 스며들게 한 후 열경화시켜 제조합니다. 기계적 강도가 높고 열전도율과 내열온도, 전기특성, 단열성과 절연성이 우수한 점이 특징입니다. 휘어짐이 발생하지 않기 때문에 리지드 기판의 재료로도 널리 이용되고 있습니다. 유리 에폭시 보강판은 일반적으로 FPC의 부품 실장 부분을 강화하기 위해 사용됩니다(커넥터 삽입 부분의 두께 조절에 사용되는 경우는 많지 않습니다).
보강판 발주 흐름
보강판을 발주할 때의 대략적인 흐름을 해설합니다. 각 공정에 있어서의 주의점도 언급할 수 있으므로, 꼭 참고해 주세요.
용도에 맞는 소재를 선택
우선 보강판의 용도를 확인하겠습니다. 보강판의 용도는 크게 두께 맞춤 또는 보강 중 하나입니다. 두께 맞춤의 경우에는, 기본적으로 FPC 기판의 기재와 같은 소재를 선택하면 좋을 것입니다. 대부분의 경우는 PET이지만 폴리이미드가 사용되고 있는 경우도 있습니다. FPC의 보강을 실시하는 경우, 필요로 하는 기능에 맞추어 선택합니다. 강도에 더해 방열성이나 노이즈 방지 효과가 필요한 경우에는 스테인레스를 선택합니다. 강도나 내열성이 필요한 경우에는 유리 에폭시가 적합할 것입니다. 반대로 강도는 그렇게까지 요구하지 않고 절연성이나 내약품제가 필요한 경우에는 폴리이미드를 선택합니다.
회사의 선정
이어서 제조를 의뢰하는 회사(공장)를 선정합니다. 최근에는 대부분의 제조 회사가 홈페이지를 개설하고 있기 때문에 인터넷에서 각 회사가 취급하고 있는 소재나 가공 방법을 조사할 수 있습니다. 그 후 후보로 선정한 여러 회사에 보강판 견적을 의뢰하여 견적 결과를 비교한 후 발주처를 결정합시다. 가공 정밀도나 납기, 강도 등 중 자신이 가장 중요하게 생각하는 포인트를 정해 두면 발주처 선정이 원활하게 진행될 것입니다.
발주
발주 후보처와 협의하여 조건면을 조율한 후 정식으로 발주를 하겠습니다. 발주 시 주의해야 할 포인트는 가공 방법 및 공수입니다. 보강판의 절단이나 접착, 타공 등은 수작업으로 실시하는 경우가 많기 때문에 가공 절차나 방법에 따라서는 비용이 높아질 가능성이 있습니다. 그 때문에, 발주전의 협의에서 가공 순서나 가공 방법을 상담한 후에, 전체의 가공 공수가 적어지는 방법을 선택합시다. 예를 들어 부품 실장 부위에 관해서는 부품마다 보강판을 만드는 것이 아니라 주변 부품 모두에 큰 직사각형의 보강판을 대는 것이 작업 공정을 단순화할 수 있고 공수도 줄어듭니다. 발주 시에는 납기에 관해서도 확실히 상담합니다.
납품
발주처에 의한 가공 및 검사가 완료된 후 완성된 보강판이 납품됩니다.
납품까지 걸리는 일수는, 발주 시기나 발주처의 가동 상황, 의뢰하는 부품수에 따라 변화합니다. 희망하는 납기까지 납품받을 수 있도록, 협의시나 발주시에 제대로 상담합니다.
정리
보강판은 FPC 강화 및 두께 조절에 사용하는 부재입니다. 보강판을 사용하면, FPC의 부품 실장 부분을 보강해 부품을 빠지기 어렵게 하거나 커넥터의 FPC 적합 두께에 맞추어 FPC의 두께를 조절할 수 있습니다. 소재는 스테인레스, 폴리이미드, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 유리 에폭시가 일반적입니다. 각 소재의 특징은 많이 다르기 때문에 목적에 맞게 적절한 소재를 선택합니다. 또 보강판의 제조를 외부에 위탁하는 경우는 작업공정의 단순화나 가공 공수의 삭감에 대해 상담하면 좋을 것입니다.
