Pro každého, kdo se zabývá návrhem a výrobou desek s plošnými spoji, je klíčové dobře porozumět materiálům desek s plošnými spoji a jejich použití. Tyto materiály, z nichž každý má jedinečné vlastnosti, výhody a omezení, hrají významnou roli ve výkonu, spolehlivosti a hospodárnosti konečného výrobku. Tato příručka poskytuje přehled nejběžnějších materiálů používaných při konstrukci desek plošných spojů a jejich příslušných aplikací spolu s informacemi o významu povrchových úprav a povlaků.
Běžné materiály PCB
FR4 - oblíbená volba
Nejrozšířenějším materiálem používaným při výrobě desek plošných spojů je FR4, epoxidový laminát vyztužený skleněnými vlákny. FR4 je proslulý svou vysokou tepelnou stabilitou, mechanickou pevností a odolností vůči vlhkosti a chemikáliím a je široce využíván ve spotřební elektronice, automobilovém průmyslu a průmyslových řídicích systémech. Navzdory své popularitě má FR4 omezení, jako je relativně vysoká cena a omezená flexibilita.
FR5 - zvýšená pevnost a teplotní odolnost
FR5, polyimidový laminát vyztužený skleněnými vlákny, má podobné vlastnosti jako FR4, ale nabízí vyšší teplotní odolnost a lepší mechanickou pevnost. Běžně se používá v aplikacích s vysokou spolehlivostí, jako je letectví a obrana, kde musí desky plošných spojů odolávat extrémním teplotám a mechanickému namáhání.
Speciální materiály pro PCB
Keramické desky plošných spojů pro vysokofrekvenční aplikace
Keramické desky plošných spojů nebo keramické substráty kombinují keramické a kovové materiály. Tyto desky plošných spojů se často používají ve vysokofrekvenčních aplikacích, včetně mikrovlnných a radiofrekvenčních (RF) zařízení. Jejich vysoká dielektrická konstanta a nízký tangens ztrát je pro tato specializovaná použití ideální.
Křemíkové desky plošných spojů pro výkonné aplikace
Křemíkové desky plošných spojů neboli křemíkové substráty jsou vyrobeny z křemíku a kovových materiálů. Díky své vysoké tepelné vodivosti a mechanické pevnosti jsou vhodné pro vysoce výkonné aplikace, jako jsou napájecí zdroje a systémy řízení motorů.
Kovové desky plošných spojů pro vysoce spolehlivé aplikace
Kovové PCB, známé také jako PCB s kovovou podložkou, se skládají z kovu a dalších materiálů. Tyto desky plošných spojů jsou upřednostňovány v aplikacích s vysokou spolehlivostí, například v letectví a obraně, díky své vynikající tepelné vodivosti a mechanické pevnosti.
Povrchové úpravy a nátěry
Porozumění povrchovým úpravám a povlakům je při návrhu desek plošných spojů velmi důležité, protože mohou ovlivnit elektrický výkon, tepelnou vodivost a mechanickou pevnost. Mezi běžné povrchové úpravy a povlaky patří cín, olovo a zlato, spolu s různými typy pájecích masek a možnostmi sítotisku.
Závěr
Pro konstruktéry a výrobce desek plošných spojů je zásadní důkladná znalost materiálů pro desky plošných spojů a jejich použití. Výběrem vhodného materiálu a povrchové úpravy pro konkrétní aplikaci mohou odborníci zajistit, aby jejich desky plošných spojů splňovaly potřebná kritéria výkonu, spolehlivosti a nákladů.
Nejčastější dotazy
Otázka: Co je to FR4 a proč se běžně používá při návrhu desek plošných spojů?
Odpověď: FR4 je epoxidový laminát vyztužený skleněnými vlákny, který je známý svou vysokou tepelnou stabilitou, mechanickou pevností a odolností vůči vlhkosti a chemikáliím, což z něj činí oblíbenou volbu pro různé aplikace.
Otázka: Jak se FR5 liší od FR4?
Odpověď: Materiál FR5 je podobný materiálu FR4, ale nabízí vyšší teplotní odolnost a lepší mechanickou pevnost, takže je vhodný pro vysoce spolehlivé aplikace, jako je letectví a obrana.
Otázka: Jaké jsou výhody používání keramických desek plošných spojů?
Odpověď: Keramické desky plošných spojů mají vysokou dielektrickou konstantu a nízký tangens ztrát, takže jsou ideální pro vysokofrekvenční aplikace, jako jsou mikrovlnná a vysokofrekvenční zařízení.
Otázka: Kdy se mají používat křemíkové desky plošných spojů?
Odpověď: Křemíkové desky plošných spojů jsou díky své vysoké tepelné vodivosti a mechanické pevnosti nejvhodnější pro vysoce výkonné aplikace, jako jsou napájecí zdroje a řídicí systémy motorů.
Otázka: Proč jsou povrchové úpravy a povlaky důležité při návrhu desek plošných spojů?
Odpověď: Povrchové úpravy a povlaky ovlivňují elektrický výkon, tepelnou vodivost a mechanickou pevnost desky plošných spojů, což má vliv na celkovou spolehlivost a účinnost desky.
