모든 연성 PCB는 한 롤의 폴리이미드 필름과 동박에서 시작됩니다. 12단계의 정밀한 제조 공정을 거치면, 수천 회의 굴곡을 견디는 완성 회로가 탄생합니다. 이 제조 프로세스를 깊이 이해하면 설계 단계에서부터 제조 용이성을 최적화하고, 생산 비용을 절감하며, 설계 오류로 인한 납기 지연을 방지할 수 있습니다.

이 가이드에서는 연성 PCB 제조의 모든 공정을 하나씩 설명합니다. 수입 검사부터 최종 전기 시험까지, 거버(Gerber) 파일을 제출한 후 여러분의 설계가 공장에서 어떤 과정을 거치는지 명확하게 안내합니다.

연성 PCB 제조와 경성 PCB 생산의 근본적 차이

경성 PCB는 유리섬유 강화 에폭시 수지(FR-4)를 기재로 사용하며, 기판 자체에 충분한 강성이 있어 컨베이어와 자동화 장비에서 바로 처리할 수 있습니다. 반면 연성 PCB는 두께 12.5~50마이크로미터의 폴리이미드 필름을 사용하기 때문에, 거의 모든 공정에서 전용 지그, 세심한 취급, 공정 조건의 개별 조정이 필요합니다.

항목	경성 PCB 생산	연성 PCB 생산
기재	FR-4 (표준 두께 1.6 mm)	폴리이미드 필름 (25–50 µm)
패널 핸들링	컨베이어, 진공 흡착, 클램프	맞춤 지그, 수작업 보조
보호층	액상 솔더 레지스트 (LPI)	커버레이 (PI 필름 + 접착제)
드릴링	기계 드릴 + 레이저	레이저 위주 (얇은 기재)
정렬 방식	핀 기반 툴링	광학 정렬 시스템
수율 민감도	보통	높음 (얇은 소재 손상 쉬움)

연성 PCB 제조에서 자재 핸들링은 생산 불량의 가장 큰 원인입니다. 얇고 자립하지 못하는 소재는 주름, 늘어남, 찢어짐이 쉽게 발생하므로, 경험 풍부한 연성 기판 전문 제조사들이 맞춤형 핸들링 시스템에 대규모 투자를 하는 이유가 바로 여기에 있습니다.

"연성 PCB 제조의 핵심은 모든 공정에서 얇고 유연한 소재를 정밀하게 제어하는 것입니다. 고객분들이 생산 현장을 방문하시면, 가장 먼저 눈에 들어오는 것이 각 공정마다 설치된 전용 핸들링 장비입니다. 표준 경성 PCB 라인에 연성 회로를 투입해서는 정상적인 수율을 기대할 수 없습니다."

— Hommer Zhao(조홍명), FlexiPCB 엔지니어링 디렉터

1단계: 자재 준비 및 수입 검사

제조 공정은 원자재의 입고 품질 검사에서 시작됩니다.

폴리이미드 필름 (Kapton 또는 동등 재질): 두께 균일성(±5%), 표면 결함, 수분 함량 검사
동박: 종류(압연 소둔동 또는 전해동), 두께 공차, 표면 조도 확인
접착제 시스템: 유효기간, 접착 강도, 유동 특성 시험
커버레이 필름: 두께 및 접착제 도포 상태 검사

압연 소둔동(RA동)은 연신된 결정립 구조가 피로 균열에 강해 동적 굴곡 용도에 지정됩니다. 전해동(ED동)은 비용이 20~30% 저렴하며, 정적 굴곡 설계에 적합합니다.

모든 자재는 항온항습 환경(23°C ± 2°C, 50% ± 5% RH)에서 보관하여, 적층 시 박리를 유발하는 흡습을 방지합니다.

2단계: 동박 적층판 제조

동박과 폴리이미드 기재를 다음 두 가지 방법 중 하나로 접합합니다.

접착제 적층법: 아크릴 또는 에폭시 접착제층(통상 12~25 µm)으로 동박을 폴리이미드에 접합합니다. 가장 보편적이고 비용 효율이 높은 방법입니다.

무접착제 적층법: 스퍼터링 및 전기도금으로 동을 폴리이미드 위에 직접 증착하거나, 캐스트 폴리이미드를 동박 위에 직접 도포합니다. 더 얇고 유연하며 열 특성이 우수한 적층판을 얻을 수 있습니다.

특성	접착제 사용	무접착제
총 두께	두꺼움 (접착제층 포함)	얇음 (접착제층 없음)
유연성	양호	우수
내열성	최대 105°C (아크릴 접착제)	260°C 이상
치수 안정성	보통	높음
비용	낮음	30~50% 높음
적합 용도	가전, 정적 굴곡	고신뢰성, 동적 굴곡

이렇게 만들어진 동박 적층판(CCL)이 회로 형성의 출발 소재가 됩니다.

3단계: 드릴링

회로 패턴 형성에 앞서 비아, 관통홀, 정렬 피처용 홀을 가공합니다. 연성 PCB에서는 주로 두 가지 드릴링 방법을 사용합니다.

레이저 드릴링은 마이크로비아(150 µm 미만)와 블라인드/베리드 비아 가공에 사용됩니다. UV 레이저 시스템은 ±15 µm의 위치 정밀도를 달성하며, 얇은 기재에 기계적 스트레스 없이 깨끗한 홀을 형성합니다.

기계 드릴링은 직경 200 µm 이상의 관통홀 가공에 사용됩니다. 엔트리 시트와 백업 보드로 연성 패널을 보호하고 버(burr) 발생을 방지합니다.

연성 패널의 드릴 위치 정렬은 경성 기판보다 까다롭습니다. 패널을 지그로 고정하여 움직임을 방지하고, 광학 정렬 시스템으로 홀 위치를 설계 데이터와 대조 검증합니다.

연성 PCB 주요 드릴링 사양:

홀 종류	직경 범위	가공 방법	위치 정밀도
마이크로비아	25–150 µm	UV/CO₂ 레이저	±15 µm
관통홀	200–500 µm	기계 드릴	±25 µm
툴링 홀	1.0–3.0 mm	기계 드릴	±50 µm

4단계: 디스미어 및 무전해 동도금

드릴링 후, 폴리이미드 기재에서 발생한 수지 스미어(smear)가 홀 벽면에 부착됩니다. 신뢰성 있는 동도금을 위해 이를 완전히 제거해야 합니다.

디스미어 처리: 과망간산칼륨 또는 플라즈마 처리로 홀 벽면의 수지 잔류물 제거
무전해 동도금: 화학적 방법으로 홀 벽면에 얇은 동 시드층(0.3~0.5 µm)을 석출하여 전도성 부여
전해 동도금: 추가로 동(통상 18~25 µm)을 전기도금하여 목표 홀 벽면 동 두께 달성

디스미어는 매우 중요한 공정입니다. 수지 제거가 불완전하면 동 밀착력이 저하되어, 열 사이클이나 기계적 스트레스 이후에야 드러나는 간헐적 전기 불량이 발생합니다.

5단계: 포토리소그래피 (회로 패턴 전사)

이 단계에서 거버 설계 데이터가 동 표면에 전사됩니다.

드라이 필름 라미네이션: 제어된 온도와 압력 하에서 감광성 드라이 필름 레지스트를 동 표면에 부착
노광: UV 광이 포토툴을 통과하여 조사(또는 다이렉트 이미징으로 패턴 묘화)되어, 회로 트레이스가 될 영역의 레지스트를 경화
현상: 탄산나트륨 용액으로 미노광 레지스트를 용해하여, 에칭될 동 표면을 노출

다이렉트 레이저 이미징(DLI)은 연성 PCB 분야에서 필름 기반 포토툴을 크게 대체하고 있습니다. DLI는 라인/스페이스 25/25 µm까지의 해상도를 구현하며, 필름 정렬 오차를 완전히 제거합니다.

"포토리소그래피는 여러분의 설계가 현실이 되는 공정입니다. 이 단계의 해상 능력이 트레이스 폭과 간격의 한계를 결정합니다. 표준 연성 PCB에서는 50/50 µm 라인/스페이스를 일상적으로 구현하고 있으며, HDI 연성 기판에서는 다이렉트 이미징으로 25/25 µm까지 대응합니다."

— Hommer Zhao(조홍명), FlexiPCB 엔지니어링 디렉터

6단계: 에칭

화학 에칭으로 레지스트에 보호되지 않은 동을 제거합니다.

에칭액: 염화제이구리(CuCl₂) 또는 알칼리 암모니아계 에칭액으로 노출된 동을 용해
스프레이 에칭: 고압 노즐로 패널 전면에 걸쳐 균일한 에칭 속도 확보
에칭 팩터: 수직 에칭 깊이 대 횡방향 사이드 에칭의 비율. 수치가 높을수록 트레이스 엣지가 선명

에칭 후 잔여 포토레지스트를 박리하면, 폴리이미드 기재 위에 완성된 동 회로 패턴이 나타납니다.

연성 PCB는 경성 기판보다 에칭 균일성 요구가 엄격합니다. 동층이 얇기 때문에(1/3 oz = 12 µm이 일반적) 과에칭 허용 범위가 매우 좁습니다. 12 µm 동층에서 5 µm 과에칭이 발생하면, 트레이스 단면적이 40% 감소합니다.

7단계: 자동 광학 검사 (AOI)

에칭 후 모든 패널은 자동 광학 검사를 거치며, 비용이 큰 재작업으로 이어지기 전에 결함을 검출합니다.

단선(Open): 과에칭 또는 레지스트 결함으로 인한 배선 단절
단락(Short): 에칭 부족으로 인한 인접 배선 간 동 브릿지
선폭 위반: 설계 사양보다 넓거나 좁은 트레이스
애뉼러 링 불량: 드릴 홀 주변의 동 부족

AOI 시스템은 패널을 고해상도로 촬영하고 원본 거버 데이터와 비교합니다. 검출된 결함은 오퍼레이터 확인을 위해 표시됩니다. 이 단계에서 결함을 발견하는 비용은 미미하지만, 놓치면 완성품 한 장 분의 손실이 됩니다.

8단계: 커버레이 적층

이 공정이 연성 PCB 제조와 경성 PCB 생산에서 가장 큰 차이를 보이는 부분입니다. 액상 포토솔더 레지스트 대신 고체 커버레이 필름을 사용합니다.

커버레이 준비: 접착제가 도포된 폴리이미드 필름을 레이저 또는 기계 가공으로 정밀 재단. 패드, 테스트 포인트, 커넥터 부위의 개구부를 정밀 가공
정렬: 광학 시스템으로 커버레이를 회로 패턴에 정밀 위치 정렬
적층: 고온(160~~180°C)·고압(15~~30 kg/cm²)으로 접착제층을 통해 커버레이를 회로에 접합
경화: 제어된 열 사이클에서 접착제의 가교 반응 완료

커버레이는 액상 솔더 레지스트보다 압도적으로 우수한 굴곡 수명을 제공합니다. 고체 폴리이미드 필름이 회로와 함께 구부러지므로 크랙이 발생하지 않습니다. 동적 굴곡 용도에서는 커버레이가 필수이며, 액상 솔더 레지스트는 수백 회의 굴곡만으로 균열이 발생합니다.

특성	커버레이 (PI 필름)	액상 솔더 레지스트
굴곡 내구성	100,000회 이상	500회 미만
최소 개구	200 µm	75 µm
적용 방법	시트 적층	스크린 인쇄/스프레이
정렬 방식	광학 정렬	자기 정렬
비용	높음	낮음
적합 용도	동적 굴곡, 고신뢰성	리지드-플렉스 경성 구간

9단계: 표면 처리

노출된 동 패드에 보호성 표면 처리를 적용하여 솔더링성을 확보하고 산화를 방지합니다.

표면 처리	두께	보관 수명	적합 용도
ENIG (무전해 니켈/치환 금)	3–5 µm Ni + 0.05–0.1 µm Au	12개월 이상	미세 피치, 와이어 본딩
치환 주석	0.8–1.2 µm	6개월	비용 민감, 양호한 솔더링성
치환 은	0.1–0.3 µm	6개월	고주파, 평탄한 표면
OSP (유기 솔더링 보호막)	0.2–0.5 µm	3개월	짧은 보관 가능, 최저 비용
하드 골드	0.5–1.5 µm	24개월 이상	커넥터, 슬라이딩 접점

ENIG는 연성 PCB에서 가장 일반적인 표면 처리입니다. 패드 표면이 평탄하여 미세 피치 부품에 적합하고, 보관 수명이 길며, 다양한 솔더링 방식에 호환됩니다.

10단계: 전기 검사

출하 전 모든 연성 PCB는 전기 검사를 받습니다.

도통 시험은 모든 네트가 양 끝 간 연결되어 있고 단선이 없는지 확인합니다. 플라잉 프로브 또는 핀 픽스처가 각 네트에 접촉하여 저항을 측정합니다.

절연 시험은 네트 간에 의도하지 않은 연결이 없는지 확인합니다. 인접 네트 사이에 고전압(최대 500V)을 인가하여 단락 및 누설 경로를 검출합니다.

임피던스 측정(지정 시)은 제어 임피던스 배선의 특성 임피던스를 측정합니다. 시간 영역 반사법(TDR)으로 임피던스 값이 규정 공차 내(통상 ±10%)인지 검증합니다.

시험 유형	검출 불량	시험 방법	커버리지
도통 시험	단선	플라잉 프로브/픽스처	전체 네트 100%
절연 시험	단락, 누설	고전압 시험	모든 인접 네트
임피던스 시험	신호 무결성 문제	TDR 측정	제어 임피던스 네트

"저희는 모든 회로를 전수 검사합니다. 샘플 검사도, 로트 건너뛰기도 하지 않습니다. 연성 PCB에서는 전기 검사를 통과한 불량품이라도 굽히는 순간 기계적 고장이 발생할 수 있습니다. 여기서 단선과 단락을 잡아내는 것이 고객의 현장 고장을 예방합니다. 현장에서의 수리 비용은 이 단계 검출 비용의 100배입니다."

— Hommer Zhao(조홍명), FlexiPCB 엔지니어링 디렉터

11단계: 외형 가공 및 개편화

생산 패널에서 개별 연성 회로를 분리 절단합니다.

레이저 커팅: CO₂ 또는 UV 레이저로 복잡한 외형과 엄격한 공차(±25 µm)에 대응. 기계적 스트레스 없는 깨끗한 절단면
금형 타발: 강철 금형으로 대량 생산 대응. 개당 비용은 낮지만 금형 투자 필요
라우팅: CNC 라우터로 시작품 및 소량 생산 대응. ±75 µm 공차 달성

절단 윤곽은 매끄럽고 미세 균열이 없어야 합니다. 굴곡 영역의 거친 엣지는 벤딩 시 찢어짐의 시작점이 됩니다. 동적 굴곡 용도에서는 레이저 커팅이 권장됩니다. 가장 깨끗한 엣지 품질을 얻을 수 있기 때문입니다.

12단계: 최종 검사 및 포장

마지막 생산 공정은 목시 검사, 치수 확인, 포장으로 구성됩니다.

목시 검사: 오퍼레이터가 외관 결함, 솔더 레지스트 손상, 커버레이 밀착 문제를 확인
치수 측정: 주요 치수(굴곡부 폭, 커넥터 패드 위치)를 도면과 대조 검증
단면 분석 (샘플): 샘플 쿠폰의 파괴 시험으로 동 두께, 도금 품질, 적층 상태 검증
포장: ESD 방지 백에 습도 표시 카드를 동봉하고 진공 밀봉하여 운송 중 흡습 방지

연성 PCB 제조 리드타임

일반적인 리드타임을 파악해 두면 프로젝트 일정 수립에 도움이 됩니다.

주문 유형	일반 리드타임	최소 수량
퀵턴 시작품	5~7 영업일	1~5매
표준 시작품	10~15 영업일	5~25매
양산 전 파일럿	15~20 영업일	50~500매
양산	20~30 영업일	500매 이상
긴급 대응	3~5 영업일	할증 요금 적용

리드타임은 층수, 표면 처리, 특수 요구사항(제어 임피던스, 보강판 등)에 따라 달라집니다.

제조를 원활하게 하는 DFM 설계 팁

제조 용이성 설계(DFM)는 생산 리드타임과 수율에 직접적인 영향을 미칩니다.

표준 자재를 지정하세요: 일반적인 폴리이미드 두께(25 µm 또는 50 µm)와 동박 두께(1/2 oz 또는 1 oz)를 선택하여 자재 조달 지연 방지
패널 활용률을 최적화하세요: 외형을 표준 패널 크기(250 × 300 mm 또는 300 × 400 mm)에 효율적으로 배치
불필요한 엄격 공차를 피하세요: ±50 µm으로 충분한데 ±25 µm 선폭 공차를 지정하면 공정 관리가 까다로워지고 불량률이 상승
커버레이 정렬 피처를 추가하세요: 피듀셜 마크와 툴링 홀을 설계에 포함하여 커버레이 정렬 지원
굴곡 영역을 명확히 표시하세요: 가공 도면에 굴곡부를 표기하여 제조사가 동박의 최적 결정립 방향으로 패널을 배치할 수 있도록 안내

연성 PCB 제조사 선정: 핵심 체크포인트

모든 PCB 제조사가 고품질 연성 회로를 생산할 수 있는 것은 아닙니다. 핵심 차별화 요소는 다음과 같습니다.

전용 연성 기판 라인: 경성/연성 공용 라인은 수율에 영향. 전용 장비와 훈련된 오퍼레이터를 보유한 제조사 선정
자재 핸들링 시스템: 맞춤 지그, 클린룸 환경, 폴리이미드 자재의 적절한 보관 시설
IPC-6013 인증: 연성 회로 전용 산업 규격. 일반 전자제품은 Class 2, 고신뢰성 제품은 Class 3
자체 전기 검사 설비: 전수 전기 검사(샘플 검사가 아닌)가 우수한 연성 기판 제조사의 기본
DFM 검토 역량: 생산 전 설계를 검토하고 잠재적 문제를 사전에 지적할 수 있는 경험 풍부한 엔지니어
시작품부터 양산까지 일관 대응: 동일 제조사에서 시작품과 양산을 처리하면, 양산 전환 시 재인증 절차를 생략 가능

연성 PCB의 기초를 더 알고 싶으시다면 플렉시블 인쇄회로 완벽 가이드를 참고하세요. 제조 제출 전 설계 최적화를 위해서는 연성 PCB 설계 가이드라인도 함께 확인해 보시기 바랍니다.

자주 묻는 질문

연성 PCB 제조에는 얼마나 걸리나요?

퀵턴 시작품은 5~~7 영업일, 표준 양산은 복잡도·층수·수량에 따라 15~~30 영업일이 일반적입니다. 긴급 대응은 할증 요금으로 3~5 영업일 출하가 가능합니다.

연성 PCB 제조에서 가장 많이 사용되는 기재는 무엇인가요?

폴리이미드(PI)가 가장 주류인 기재로, 연성 PCB의 90% 이상에 사용됩니다. 260°C까지의 내열성, 우수한 내약품성, 수십만 회 굴곡 사이클에 대한 신뢰성을 갖추고 있습니다.

커버레이와 솔더 레지스트의 차이는 무엇인가요?

커버레이는 고체 폴리이미드 필름을 적층으로 회로 위에 부착한 것이고, 솔더 레지스트는 스크린 인쇄로 도포하는 액상 코팅입니다. 커버레이는 100,000회 이상의 굴곡을 견디며 동적 굴곡 용도에 필수적입니다. 액상 솔더 레지스트는 수백 회 굴곡에 균열이 발생하여 리지드-플렉스의 경성 부분에만 적합합니다.

연성 PCB 제조의 품질 관리는 어떻게 이루어지나요?

품질 관리는 여러 공정에서 수행됩니다. 수입 자재 검사, 에칭 후 AOI, 전수 전기 도통·절연 시험, 최종 목시·치수 검사입니다. IPC-6013이 각 검사 포인트의 합격 기준을 규정합니다.

연성 PCB에서 제어 임피던스를 구현할 수 있나요?

가능합니다. 제어 임피던스에는 선폭, 유전체 두께, 동박 두께의 엄밀한 관리가 필요합니다. 제조사는 테스트 쿠폰에서 TDR 측정을 실시하여 임피던스 값이 규정 공차 내(통상 ±10%)인지 검증합니다.

연성 PCB 제조에서 가장 흔한 불량 원인은 무엇인가요?

자재 핸들링이 생산 불량의 최대 원인입니다. 얇은 폴리이미드 패널은 경성 FR-4에 비해 주름, 늘어남, 찢어짐이 훨씬 쉽게 발생합니다. 그 외 일반적인 불량 원인으로는 커버레이 적층 시 정렬 오차, 미세 배선의 과에칭, 도금 전 디스미어 부족이 있습니다.

참고 자료

연성 PCB 프로젝트를 시작할 준비가 되셨나요? 견적 요청하기에서 거버 파일을 보내주시면, 24시간 이내에 DFM 검토 보고서, 제조 일정, 경쟁력 있는 견적을 제공해 드리겠습니다.

연성 PCB 제조 공정 완벽 가이드: 원자재부터 완성 회로까지 12단계