사례 연구: 웨어러블 기기에 실리콘 오버몰딩을 적용한 FPC의 성공적인 구현

빠르게 발전하는 웨어러블 기술 환경에서 소형, 내구성, 고신뢰성을 갖춘 전자 부품에 대한 수요는 그 어느 때보다 높습니다. 업계 선도 기업들이 기기 성능과 사용자 편의성을 향상시킬 혁신적인 솔루션을 모색함에 따라, 실리콘 오버몰딩과 연성 인쇄 회로(FPC)를 결합하는 것이 획기적인 접근 방식으로 부상했습니다. 이 포괄적인 사례 연구는 이 기술을 실제 웨어러블 기기에 성공적으로 적용하여 성능, 내구성, 사용자 경험에 대한 새로운 기준을 제시하는 설계, 엔지니어링, 제조 및 검증 프로세스를 살펴봅니다.

연성 인쇄 회로(FPC)는 얇고 가벼우며 적응성이 뛰어난 회로 기판으로, 제한된 공간에서도 전기적 연결을 제공합니다. 이러한 유연성 덕분에 폼팩터와 편의성이 중요한 웨어러블 기기에 이상적입니다. 그러나 FPC는 기계적 응력, 환경적 요인, 그리고 시간 경과에 따른 마모에 취약하여 장기적인 신뢰성에 상당한 어려움을 초래합니다.

실리콘 오버몰딩은 내구성, 탄성, 생체 적합성을 갖춘 소재로 FPC를 캡슐화하여 이러한 문제를 해결합니다. 이 공정은 섬세한 회로를 습기, 먼지, 기계적 충격, 화학 물질 노출로부터 보호하는 동시에 유연성과 사용자 편의성을 유지합니다. FPC와 실리콘 오버몰딩은 견고한 결합을 형성하여 기기의 수명과 성능을 향상시킵니다.

1.부품의 소형화

2. 전기적 무결성을 희생하지 않고 유연성 보장

3. 장기적 환경 저항성 달성

4. 장시간 착용 시에도 사용자의 편안함 유지

5. 확장 가능한 제조 촉진

신체 윤곽에 맞춰지는 얇고 유연한 회로

기계적 손상 및 환경적 유입을 방지하는 캡슐화

충격과 기계적 응력을 흡수하는 탄성체 특성

확장성을 위한 대량 생산 기술과의 호환성

이러한 시너지 효과로 인해 사용자에게 더욱 안정적이고, 더 오래 지속되며, 더 편안한 웨어러블 기기가 탄생했습니다.

설계의 핵심은 폴리이미드나 PET와 같은 고성능 기판을 선택하는 것입니다. 이러한 기판은 뛰어난 열 안정성, 기계적 유연성, 그리고 전기 절연성을 제공합니다. 전도성 배선은 일반적으로 구리로 제작되며, 내식성을 보장하기 위해 금도금과 같은 보호 코팅이 되어 있습니다.

오버몰딩 공정에는 RTV 실리콘이나 액상 실리콘 고무(LSR)와 같은 의료용 실리콘 엘라스토머가 사용됩니다. 이러한 소재는 생체 적합성, 탄성, 자외선 및 내화학성, 그리고 균열이나 박리 없이 반복적인 굽힘을 견딜 수 있는 특성을 고려하여 선택되었습니다.

부착:

플라스마 세척 및 접착 촉진제와 같은 표면 처리로 실리콘과 FPC 표면 사이에 강력한 결합이 보장됩니다.

두께 최적화:

실리콘 층은 보호와 유연성의 균형을 맞추도록 최적화되었습니다.

열 관리:

작동 중 손상을 방지하고 열을 발산할 수 있는 재료가 선택되었습니다.

초기 프로토타입에는 회로층 적층, 부품 배치, 그리고 실리콘 오버몰딩 시험이 포함됩니다. 첨단 CAD/CAM 소프트웨어를 사용하여 정밀한 정렬과 금형 설계를 보장합니다.

제조 워크플로에는 다음이 포함됩니다.

포토 에칭 또는 레이저 절단을 통한 FPC 제조

픽앤플레이스 머신을 이용한 부품 조립

금형 주입 또는 주조를 통해 실행되는 실리콘 오버몰딩으로 균일한 커버리지와 일관된 두께를 보장합니다.

원하는 기계적 특성을 얻기 위해 제어된 조건에서 경화

시각 검사, 전기 테스트, 환경 스트레스 검사를 포함하는 품질 관리

연속성 및 절연 저항 테스트

실제 온도 변화를 시뮬레이션하기 위한 열 사이클링

회로 무결성을 평가하기 위한 진동 및 기계적 굽힘

IP 테스트 표준을 통한 물 침투 방지

착용 중 흔히 접하는 물질에 대한 내화학성 테스트

재료 열화를 평가하기 위한 UV 노출 테스트

일상적인 마모 동작을 시뮬레이션한 반복적인 플렉스 테스트

장기 성능을 예측하기 위한 노화 테스트

피부 접촉 안전을 위한 생체적합성 평가

세계적인 웨어러블 브랜드가 SiliconePlus와 협력하여 차세대 건강 모니터링 기기를 위한 맞춤형 FPC 실리콘 오버몰드 손목밴드를 개발했습니다. 컴팩트한 전자 장치 통합, 내구성, 그리고 하루 종일 편안한 착용감의 균형을 맞추는 것이 목표였습니다.

SiliconePlus는 통합 센서와 Bluetooth 통신 모듈을 갖춘 초박형 유연 인쇄 회로(FPC)를 통합한 정밀 성형 실리콘 손목 밴드를 설계했습니다.

액상 실리콘 고무(LSR) 오버몰딩 공정은 완벽한 캡슐화를 제공하여 방수, 충격 흡수 및 장기간 착용에 이상적인 피부 친화적 접촉 표면을 보장합니다.

뛰어난 편안함: 의료용 실리콘 표면은 부드럽고 통기성이 좋으며 유연한 착용감을 제공하여 전반적인 사용자 경험을 향상시킵니다.

확장성: SiliconePlus가 개발한 LSR 사출 공정은 엄격한 치수 제어와 일관된 전기적 신뢰성을 갖춘 대량 생산을 가능하게 했습니다.

광범위한 성능 및 사용자 테스트를 거친 후, SiliconePlus 솔루션은 12개월 동안 지속적으로 사용하면서 장치 고장이 전혀 발생하지 않았습니다.

고객 피드백을 통해 편안함이 더욱 향상되고, 신뢰성이 개선되었으며, 미적 품질이 개선되었다는 사실이 확인되었으며, 이는 웨어러블 기술 산업에서 FPC와 실리콘 오버몰딩을 통합하는 것이 선도적인 접근 방식임을 입증했습니다.

웨어러블 기기 개발의 궤적은 다음과 같습니다.

첨단 소재 혁신:

자가 복구 회로를 위한 자가 복구 실리콘 및 전도성 엘라스토머 개발

더욱 컴팩트한 디자인을 위한 실리콘 캡슐화 내 센서 통합

장치 상태를 모니터링하고 오류를 예측하는 스마트 캡슐화 기술

생분해성 재료와 재활용 가능한 구성 요소를 통합한 지속 가능한 제조 관행

지속적인 진화를 통해 더욱 탄력적이고 편안하며 지능적인 웨어러블 기기가 등장할 것으로 기대되며, 이러한 변화의 최전선에는 FPC와 실리콘 오버몰딩이 자리 잡고 있습니다.