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6. 플렉스 PCB 설계 시 주의사항
플렉스 PCB 설계에서 레이아웃은 단순히 선을 연결하는 작업이 아닙니다.
회로가 실제로 “휘어지면서도 끊어지지 않게” 만들기 위한 구조적 설계 그 자체입니다.
리지드 PCB에서 당연히 하던 방식들이 플렉스에서는 금지사항이 될 수 있고, 반대로 “구부릴 수 있게 만드는” 설계 노하우가 따로 존재합니다.
- 연관 참조 : PCB 설계 시 주의사항 1/2, Plane과 부품 배치,노이즈 방사, 다층 기판 등 주의 사항
- 연관 참조 : PCB 설계 시 주의사항 2/2,아날로그 PCB 패턴, 열처리,간섭,납땜 시 주의사항
- 연관 참조 : PCB 안테나 설계,안테나 유형, 설계 원칙, 성능지표 5개
- 연관 참조 : Rigid-Flex PCB 설계, 3가지 구성, 설계 체크, 주요 공정
- 연관 참조 : 플렉스 PCB 설계 1/2 ,장점 3개, 종류, 설계사양 정하기, 재료 선택가이드
6-1) 배선
2layer 플렉스 PCB 설계 시에는 Top/Bottom에 있는 패턴은 아래 그림처럼 서로 교차되게 설계하는 것이 좋습니다.
교차 설계 시 회로의 유연성을 증가시킬 뿐만 아니라 응력을 증가시켜 굽힘 반경에서 구리 회로를 얇게 만드는 데 기여합니다
리지드 설계에선 직선 배선이 기본이지만, 플렉스 PCB 설계에선 곡선을 꼭 활용해야 합니다.
왜냐하면 굽힘에 따른 응력 집중을 완화할 수 있기 때문입니다.
특히 회로가 꺾이는 부분이나, 직각으로 방향이 바뀌는 구간에서는 급격한 각도가 크랙 유도점이 될 수 있어요.
- 90도 대신 곡선 처리 (Curved trace corner)
- 굽힘부에서는 배선이 굽힘 방향과 수직이 되도록 배치
- 곡률이 완만한 곡선 배선이 수명 연장에 효과적
6-2) 선폭, 선간 최소값
플렉스 PCB 설계에서는 트레이스(회로선)가 패드에 진입하는 지점이 약한 부분이 되어, 시간이 지남에 따라 동박이 피로해질 수 있습니다.
따라서 트레이스와 연결되는 패드의 끝부분을 점차 좁아지도록(taper) 설계하는 것이 항상 권장됩니다
플렉스 PCB 설계에서 배선 폭(선폭)과 배선 간 간격(선간)은 단순한 회로 배치 요소를 넘어, 제조성과 내구성을 좌우하는 핵심입니다.
너무 좁게 설계하면 제조 불량이 생기고, 너무 넓으면 레이아웃이 비효율적일 수 있습니다.
조금씩 다르지만, 일반적인 기준에 따르면 다음과 같은 값을 최소 권장값으로 제시합니다
- 고속 신호나 전류 1A 이상 흐르는 경우, 선폭 0.15 mm 이상 확보하는 것이 바람직
- 곡선 배선이 많은 구간이나 굽힘부는 0.2 mm 이상 간격 확보가 안정적
- 설계 전 제조업체의 공정 허용 최소값(DRC Rule)을 반드시 확인하고 반영
아래 그래프는 플렉스 PCB 설계 시 고려해야 할 전류량 또는 신호 주파수에 따른 권장 선폭(Trace Width)을 시각적으로 보여줍니다.
① 왼쪽 Y축 (좌측, 빨간색) → 전류에 따른 권장 선폭 (mm)
- 의미: 전류가 일정량 흐를 때, 과열 없이 안전하게 사용할 수 있는 최소 선폭
- 0.1A~2.5A 범위에서 흐를 때, 내부층 기준 1oz Cu(35μm) 구리 두께로 안전하게 사용하기 위한 권장 선폭입니다.
- 예를 들어, 1A 흐를 경우, 약 0.2mm 이상 선폭 필요
- 예를 들어, 2A 흐를 경우, 최소 0.4mm 이상 선폭 확보가 바람직
② 오른쪽 Y축 (우측, 파란색) → 주파수에 따른 권장 선폭 (mm)
- 의미: 특정 주파수에서 50Ω 임피던스를 유지하기 위한 선폭 (일반적인 마이크로스트립 기준)
- 고속 디지털 신호나 RF 설계에서, 정해진 임피던스(예: 50Ω)를 맞추기 위한 선폭 기준입니다.
- 일반적으로 주파수가 높아질수록 선폭은 얇아져야 임피던스를 일정하게 유지할 수 있습니다.
- 예를 들어 100 MHz 신호는 약 0.6 mm, 2 GHz 신호는 약 0.3 mm 정도의 선폭이 적절
③ 활용 방법
- 전류 위주의 설계 (전원 라인 등) → 빨간 선폭 기준 사용
- 고속 신호 설계 (USB, DDR, RF 등) → 파란 선폭 기준 사용
- 둘 다 해당되는 경우(예: 고속 + 고 전류) → 두 조건을 동시에 만족하도록 설계
6-3) Bending(굽힘부) 주의사항
플렉스 PCB 설계에서 가장 중요한 구간 중 하나가 바로 ‘굽힘이 일어나는 구간’, 즉 굽힘 영역입니다.
이 구간은 말 그대로 회로가 실제로 접히거나 움직이는 부분이기 때문에, 잘못 설계하면 도체가 끊기거나, 피로로 인해 수명이 짧아질 수 있습니다.
① 회로를 접는 방향과 도체 선이 같은 방향이면, 굽히는 순간 도체 전체에 응력이 직접 가해집니다.
이 경우 도체가 늘어나거나 찢어지기 쉬워요.
그래서 반드시 도체 트레이스는 굽힘 선(축)에 대해 수직으로 배치해야 합니다.
이렇게 하면 굽힐 때 응력이 도체를 따라 전달되지 않고 분산됩니다.
② 굽힘부에는 가능한 한 비아(관통홀)를 넣지 마시기 바랍니다.
특히 패드에 뚫린 PTH 비아는 굽힘 영역에서 금지입니다.
비아는 층간 전기 연결을 위해 도금을 하는 구조인데,굽히는 힘이 이 비아(관통홀)에 집중되면, 도금층이 갈라지거나 깨질 수 있습니다..
따라서 굽힘이 발생하는 위치에는 비아나 패드는 피해서 배치하는 것이 좋습니다.
③ 넓은 트레이스는 여러 개의 가는 선으로 나눠서 분산하세요
폭이 넓은 도체는 응력을 잘 못 견딥니다.
예를 들어 GND처럼 넓은 면적의 도체가 굽힘 구역을 통과해야 할 경우,그냥 한 줄의 넓은 선으로 처리하지 말고, 여러 개의 얇은 평행선으로 나눠서 설계하는 것이 더 안전합니다.
이렇게 하면 굽힘 시 각 도체에 걸리는 응력이 나눠지고, 유연성이 올라갑니다.
④ 빈 공간은 더미 도체(Blind conductor)로 채우는 것도 고려해보시기 바랍니다.
굽힘 영역 내에 너무 넓은 빈 공간이 생기면, 그 구간이 구조적으로 약해질 수 있습니다.
이럴 땐 ‘전기적으로 연결되지 않더라도’, 회로가 균형을 잡을 수 있도록 균일한 폭의 dummy 도체(더미 트레이스)를 넣어주는 것이 좋습니다.
플렉스 PCB 설계에서 회로의 굽힘 영역은 단순히 유연한 게 아니라, 반복되는 기계적 응력을 견디는 구조 설계가 되어야 합니다
6-4) 플렉스 PCB Covering
6-4-1) PI Coverlay vs Solder-Mask
굽힘 반복 발생하면 PI Coverlay 사용하고, SMT 공정 정밀도 중시한다면 Solder Mask 적합합니다.
또한 미세 피치 (0.5 mm 이하) 회로일 경우, Solder Mask 우위에 있고, 기계적 마찰, 열 충격 많은 환경 Coverlay 유리합니다.
- Bridge: 두 패드 사이에 남겨져야 하는 절연재(커버레이 or 솔더 마스크)의 최소 폭
→ 너무 좁으면 절연이 찢기거나 피치 간 쇼트 위험 - Clearance: 패드 또는 비아 가장자리와 절연재(커버레이/마스크) 개구 간 간격
→ 너무 작으면 납땜 시 절연재에 납이 묻거나 리플로우 불량 가능
6-4-2) 플렉스 PCB의 PAD와 Via
일반적으로 플렉스 PCB 설계에서 회로 기판의 구리 접착력은 표준 FR4 소재의 회로 기판보다 떨어집니다.
따라서 패드(링)를 가능한 한 크게 만드는 것이 좋습니다.
접착력을 향상시키기 위해 Anchor와 Teadrop을 사용할 수 있습니다.
6-4-3) Ground Plane
회로 기판의 연속적인 접지면은 동박 균형을 고려하여 항상 격자 무늬 형태로 처리해야 합니다.
이 원칙은 플렉시블 회로기판(Flexible PCBs)에도 그대로 적용됩니다.
특히 굽힘이 발생하는 영역(flexible bending area)에서는 접지면을 격자무늬로 처리하지 않으면 파손될 수 있습니다.
또한 EMI/ESD 방지에도 좋은 대책이 될 수 있습니다.
7. 비용 절감 및 생산성 향상 팁
플렉스 PCB 설계는 고급 기술이 들어가는 만큼, 작은 설계 습관 하나가 비용을 줄이기도 하고, 생산성을 확 올려주기도 합니다.
단가 압박이 심하거나 양산성이 중요한 프로젝트일수록, 설계 초기에 전략을 잘 세워두는 것이 나중의 문제를 예방하는 가장 좋은 보험이 됩니다.
7-1) Layer 수 최적화
플렉스 PCB 설계에서 레이어 수는 비용, 구조 안정성, 생산성에 직접적인 영향을 미칩니다.
회로를 어떻게 구성할지 고민할 때, 많은 설계자들이 기능 확장과 신호 분리를 위해 다층 구조를 떠올리곤 하지만, 실제로는 가능하면 1층 또는 2층 구성으로 충분히 해결할 수 있는 경우가 많습니.
7-1-1) Layer 수가 늘어날수록 어떤 문제가 생길까?
- 재료 비용 상승
레이어가 많아지면, 그만큼 폴리이미드 필름, 동박, 커버레이, 접착제 사용량이 증가합니다.
특히 RA 동박이나 무접착 필름처럼 고급 소재가 포함되면 단가가 급격히 올라갑니다. - 제조 공정 복잡화
스택업이 복잡해질수록 압착 정렬 오차, 드릴 공차 증가, 도금 두께 불균형 등의 문제가 생깁니다.
제조 수율이 낮아지고, 리드타임도 길어진다. - 유연성 저하
레이어 수가 많을수록 전체 두께가 두꺼워지고, 굽힘 반경도 커져야 합니다.
결국 원하는 기구 구조나 최소 곡률 반경을 충족하지 못할 가능성이 높습니다.
7-1-2) 실무에서의 판단 기준
① “동작이 정적인가, 아니면 반복적으로 굽히는가?”
- 정적 플렉스 구조에서는 대부분 단면(Single Layer) 또는 양면(Double Layer)만으로 충분합니다.
- 전원선과 신호선이 분리되어야 한다면 양면 구조로 구현하고, 리지드 보드 구간에 그라운드 플레인이나 파워 레이어를 배치하는 식으로 보완하면 됩니다.
② “회로의 복잡도를 꼭 다층 구조로 해결해야 하는가?”
- 꼭 그렇지 않습니다.
- 복잡한 회로라도 다층 리지드에 배선을 몰고, 플렉스는 인터페이스용 연결부로 활용하는 방식이 더 효율적입니다.
- 전체 회로의 일부 구간만 신호선이 집중되었다면, 그 구간만 플렉스 두 레이어를 사용하는 방식도 고려할 수 있습니다.
7-1-3) 권장 설계 기준
대부분의 제조사는 2층을 넘어가는 플렉스 구조를 매우 신중하게 설계할 것을 권장합니다.
플렉스 PCB 설계에서 내부에 3층 이상 동박이 겹치면, 라미네이션 응력이 증가해 층간 박리(Delamination) 또는 내부 균열이 발생할 위험이 높기 때문입니다.
7-1-4) 설계 초기 단계에서 Layer 최적화에 성공하면
- 재료비가 줄어듭니다.
- 공정이 단순해져 수율이 높아집니다.
- 구조가 얇아지고 굽힘 반경이 작아집니다.
- 결과적으로 회로가 가볍고, 더 오래 버팁니다.
결론적으로, 플렉스 PCB 설계에서 레이어 수는 기능적 필요 최소한으로 설계해야 한다.
레이어를 줄이는 것은 단순히 비용을 아끼는 문제가 아니라, 제품의 신뢰성, 수명, 제조성까지 좌우하는 핵심 설계 전략에 해당한다.
7-2) 동일 부품의 집중 배치
플렉스 PCB 설계에서 SMT 부품의 위치 배치는 단순히 회로 연결만 고려해서는 안 됩니다.
특히 양산성을 고려할 경우, 부품 배치를 어떻게 구성하느냐에 따라 생산 비용과 수율이 크게 달라집니다.
가장 기본적이고 효과적인 전략 중 하나는 동일한 부품을 집중 배치하는 것입니다.
그렇게 되면 실장은 쉬워지게 되고, 불량률은 낮아지게 됩니다.
7-2-1) 왜 집중 배치가 중요한가?
- 실장 공정이 단순해집니다
SMT 장비는 부품마다 피더 설정과 픽앤플레이스 동작을 반복하게 됩니다.
동일 부품을 이리저리 흩어 놓으면 장비 헤드가 불필요하게 많이 움직이고, 생산 시간이 늘어납니다.
반면, 같은 부품을 한쪽 구역에 몰아두면 연속 작업이 가능해져 생산성이 올라갑니다. - 검사 및 리워크가 쉬워집니다
AOI(자동광학검사) 장비는 부품이 일정한 방향과 위치로 배열되어 있을수록 오탐율이 줄어듭니다.
또한 불량이 발생했을 때 수동 리워크 작업 시에도 같은 부품이 일정 영역에 모여 있으면 작업자가 쉽게 대응할 수 있습니다. - 회로의 기계적 안정성 확보에 유리합니다
플렉스 PCB에서는 부품이 장착된 영역 아래에 스티프너(보강재)를 배치하는 것이 일반적입니다.
이때 부품이 분산되어 있으면 스티프너를 여러 조각으로 나눠야 하고,
이는 조립 난이도와 코스트 상승으로 이어집니다.
따라서 부품이 집중되어 있으면 스티프너 설계가 단순해지고,
열 팽창이나 리플로우 오븐에서의 변형도 줄일 수 있습니다.
7-2-2) 실무 설계 시 참조
- 동일 부품은 가능한 한 같은 방향, 같은 간격으로 정렬합니다.
예를 들어 같은 사이즈의 칩 저항이나 커패시터는 모두 0도 방향 또는 90도 방향으로 통일합니다. - 가능하다면 스티프너 범위 안에 부품을 모두 배치합니다.
이는 SMT 실장과 조립 단계에서 기계적 안정성과 작업 편의성을 동시에 확보할 수 있습니다. - 리지드-플렉스 구조에서는 가능한 한 부품을 리지드 영역에 집중합니다.
이는 반복 굽힘에 의한 피로 누적을 방지하고, 전체 수명을 늘리는 데에도 효과적입니다.
동일 부품의 집중 배치는 생산성을 높이기 위한 단순한 배치 기술이 아니라, 제조 단가를 줄이고 불량률을 낮추며, 신뢰성 높은 회로를 만드는 핵심 전략 중 하나입니다.
플렉스 PCB 설계 초기 단계에서 이러한 부품 배치 전략을 염두에 두면, 회로는 더 깔끔해지고 생산 공정에서도 훨씬 안정적인 결과를 얻을 수 있습니다.
7-3) 제조사와 스택업 공유
플렉스 PCB 설계에서 자주 발생하는 문제 중 하나는, 회로 설계를 다 완성한 다음에 제조사에 넘기는 방식입니다.
겉보기엔 문제가 없어 보일 수 있지만, 실제로는 이 접근 방식 때문에 재설계와 공정 수정으로 불필요한 비용이 발생하는 경우가 많습니다.
이런 문제를 피하려면, 설계 초기부터 제조사와 Layer Stack-up 정보를 공유하고 협의하는 과정이 반드시 필요합니다.
7-3-1) 왜 스택업 공유가 중요한가?
- 재료 스펙이 제조사마다 다릅니다
동일한 1 oz 동박, 동일한 PI 필름이라고 해도,
제조사마다 두께 공차, 열 팽창 계수, 라미네이션 온도 조건 등이 다릅니다.
따라서 설계자가 임의로 설정한 스택업이 제조사가 실제 사용하는 자재 기준과 맞지 않을 수 있습니다. - 공정 한계와 호환성 문제를 줄일 수 있습니다
예를 들어 접착제 유무, 커버레이 방식, 스티프너 적층 조건 등은
일부 공장에서 지원하지 않거나 추가 비용이 발생할 수 있습니다.
이런 요소를 사전에 공유하지 않으면, 회로는 설계대로 나왔지만 양산에는 적합하지 않은 구조가 만들어질 수 있습니다. - 설계 수정 없이 DFM 최적화를 할 수 있습니다
제조사에 스택업 초안을 먼저 공유하면,
해당 공정에서 가능한 범위 내에서 가장 효율적인 재료 구성과 적층 순서를 추천받을 수 있습니다.
이렇게 하면 나중에 다시 레이어를 바꾸거나 치수를 조정하는 일 없이,
처음부터 제조와 조립까지 고려된 구조로 설계가 진행됩니다.
7-3-2) 실무 설계 시 참조
- 플렉스 PCB 설계 시작 전에 Layer Stackup을 간단한 PDF 또는 Excel 형식으로 정리합니다.
여기에는 PI 필름 두께, 동박 타입(RA/ED), 커버레이 여부, 스티프너 재질 및 두께까지 포함하는 것이 좋습니다. - 제조사에 설계 사양서를 전달할 때는, 단순한 PCB 도면뿐 아니라 “설계 목적 + 적용 환경 + 굽힘 횟수 + 굽힘 반경”까지 함께 전달하는 것이 좋습니다.
이를 통해 제조사에서는 해당 목적에 맞는 공정 조건을 선별해 제안할 수 있습니다. - Layer 수가 많거나 고속 신호가 포함된 회로라면, 임피던스 제어 스택업까지 포함해서 검토를 요청합니다.
최근에는 Altium, OrCAD 등에서 사용 가능한 스택업 설계 툴이 있으므로, 이러한 도구를 활용해 구조 데이터를 간단히 공유할 수 있습니다.
플렉스 PCB 설계는 재료, 적층 방식, 공정 조건이 매우 민감하게 작용하는 구조입니다.
설계를 모두 끝낸 다음에 제조사와 소통하는 방식은 시간과 비용 낭비로 이어질 가능성이 매우 높습니다.
설계 초기부터 Layer Stack-up 정보를 제조사와 공유하고 조율하는 것, 이것이 불필요한 재작업을 줄이고, 고품질 회로를 더 빠르고 안정적으로 만드는 가장 확실한 방법입니다.
8. 플렉스 PCB 설계용 단가 절감 체크리스트 및 Q&A
Q1. 굽힘 반복 수명은 얼마나 되나요?
☞ 사용 조건에 따라 수천 번에서 수백만 번까지 다릅니다.
플렉스 PCB의 굽힘 수명은 크게 3가지 요소에 따라 달라집니다.
- ① Layer 수
단면(Single-layer) 구조가 가장 유연하며, 굽힘 수명이 가장 깁니다.
다층 구조는 응력 집중이 심해서 반복 굽힘에는 적합하지 않습니다. - ② 굽힘 반경
반경이 클수록 도체와 절연층에 걸리는 스트레스가 줄어들어 수명이 늘어납니다.
예: 단층 구조의 경우, 100×두께(mm)의 반경이면 수십만~백만 회 이상 가능 (IPC-2223 및 제조사 테스트 기준) - ③ 동박 종류 (RA vs. ED)
RA(Rolled Annealed) 동박은 반복 굽힘에 매우 강하며,ED(Electro Deposited) 동박은 정적인 접힘에서만 사용해야 합니다.
참고로 정적 굽힘만 필요한 경우(예: 접어서 고정하는 구조)는 수명보다는 안정성 위주로 판단합니다.
또한 동적 굽힘 구조는 반드시 설계 초기부터 제조사에 테스트 조건 공유가 필요합니다.
Q2. 플렉스 PCB를 리지드 기판과 결합할 때 주의할 점은 무엇인가요?
☞ 스택업 균형, 접착 방식, 그리고 응력 분산 구조가 핵심입니다.
플렉스와 리지드를 결합한 구조(즉, 리지드-플렉스 PCB)는 구조가 복잡해지기 때문에 다음과 같은 사항을 꼭 점검해야 합니다:
- ① 스택업은 반드시 대칭 구조로 설계해야 합니다.
리지드 층과 플렉스 층이 비대칭이면 열과 응력에 의해 휨(Warping) 현상이 생김
리지드 구간 양쪽에 동일한 두께와 재질을 배치하여 균형 유지 - ② 플렉스 구간은 중앙층(inner layer)로 배치
외부층이 아닌 안쪽에 위치하게 해야 적층 압력과 보호가 쉬움 - ③ 접착제 선택 주의
리플로우 공정에서는 Z축 팽창을 고려해 접착제를 사용하지 않거나, 열경화성 접착제 사용
일반 아크릴 계열은 고온에서 팽창이 커서 크랙 유발 위험 있음 - ④ 플렉스 구간이 휘거나 들뜨지 않도록 백킹 재료(MDF, FR4 등) 활용
SMT 장착 전에는 플렉스 구간이 흔들리지 않도록 보조 지지 구조 필요
참고로 스티프너(Stiffener)를 활용해 부품 실장부의 강성을 보강하면 장착 수율이 높아집니다.
플렉스 PCB 설계는 일반 리지드 설계보다 고려할 요소가 많습니다.
특히 굽힘 수명, 재료 선택, 리지드 결합 조건은 제품의 성능과 수명을 좌우하는 핵심 요소입니다.