Pre každého, kto sa zaoberá návrhom a výrobou dosiek s plošnými spojmi, je veľmi dôležité dobre poznať materiály PCB a ich použitie. Tieto materiály, z ktorých každý má jedinečné vlastnosti, výhody a obmedzenia, zohrávajú významnú úlohu pri výkone, spoľahlivosti a nákladovej efektívnosti konečného výrobku. Táto príručka poskytuje prehľad najbežnejších materiálov používaných pri konštrukcii dosiek plošných spojov a ich príslušných aplikácií spolu s poznatkami o význame povrchových úprav a náterov.
Bežné materiály PCB
FR4 - obľúbená voľba
Najrozšírenejším materiálom používaným v konštrukcii PCB je FR4, epoxidový laminát vystužený sklenými vláknami. FR4 je známy svojou vysokou tepelnou stabilitou, mechanickou pevnosťou a odolnosťou voči vlhkosti a chemikáliám, preto sa široko využíva v spotrebnej elektronike, automobilovom priemysle a priemyselných riadiacich systémoch. Napriek svojej obľúbenosti má FR4 obmedzenia, ako je relatívne vysoká cena a obmedzená flexibilita.
FR5 - zvýšená pevnosť a odolnosť voči teplotám
FR5, polyimidový laminát vystužený sklenými vláknami, má podobné vlastnosti ako FR4, ale ponúka vyššiu teplotnú odolnosť a lepšiu mechanickú pevnosť. Bežne sa používa v aplikáciách s vysokou spoľahlivosťou, napríklad v leteckom a obrannom priemysle, kde musí PCB odolávať extrémnym teplotám a mechanickému namáhaniu.
Špeciálne materiály PCB
Keramické PCB pre vysokofrekvenčné aplikácie
Keramické PCB alebo keramické substráty kombinujú keramické a kovové materiály. Tieto PCB sa často používajú vo vysokofrekvenčných aplikáciách vrátane mikrovlnných a rádiofrekvenčných (RF) zariadení. Ich vysoká dielektrická konštanta a nízky tangens strát ich predurčujú na tieto špecializované použitia.
Kremíkové dosky plošných spojov pre vysokovýkonné aplikácie
Kremíkové PCB alebo kremíkové substráty sú vyrobené z kremíka a kovových materiálov. Vďaka svojej vysokej tepelnej vodivosti a mechanickej pevnosti sú vhodné pre vysoko výkonné aplikácie, ako sú napájacie zdroje a systémy riadenia motorov.
Kovové PCB pre vysoko spoľahlivé aplikácie
Kovové PCB, známe aj ako PCB s kovovou podložkou, sa skladajú z kovu a iných materiálov. Tieto PCB sa uprednostňujú v aplikáciách s vysokou spoľahlivosťou, napríklad v leteckom a obrannom priemysle, vďaka ich vynikajúcej tepelnej vodivosti a mechanickej pevnosti.
Povrchové úpravy a nátery
Pochopenie povrchových úprav a náterov je pri návrhu DPS veľmi dôležité, pretože môžu ovplyvniť elektrický výkon, tepelnú vodivosť a mechanickú pevnosť. Medzi bežné povrchové úpravy a povlaky patria cín, olovo a zlato spolu s rôznymi typmi spájkovacích masiek a možnosťami sieťotlače.
Záver
Pre konštruktérov a výrobcov PCB je nevyhnutné dôkladne poznať materiály PCB a ich aplikácie. Výberom vhodného materiálu a povrchovej úpravy pre konkrétnu aplikáciu môžu odborníci zabezpečiť, aby ich DPS spĺňali potrebné kritériá výkonnosti, spoľahlivosti a nákladov.
Často kladené otázky
Otázka: Čo je to FR4 a prečo sa bežne používa pri návrhu DPS?
Odpoveď: FR4 je epoxidový laminát vystužený sklenými vláknami, ktorý je známy svojou vysokou tepelnou stabilitou, mechanickou pevnosťou a odolnosťou voči vlhkosti a chemikáliám, vďaka čomu je obľúbený v rôznych aplikáciách.
Otázka: Ako sa líši FR5 od FR4?
Odpoveď: Materiál FR5 je podobný materiálu FR4, ale ponúka vyššiu teplotnú odolnosť a lepšiu mechanickú pevnosť, takže je vhodný pre vysoko spoľahlivé aplikácie, ako je letecký a obranný priemysel.
Otázka: Aké sú výhody používania keramických PCB?
Odpoveď: Keramické dosky plošných spojov majú vysokú dielektrickú konštantu a nízky tangens strát, takže sú ideálne pre vysokofrekvenčné aplikácie, ako sú mikrovlnné a rádiové zariadenia.
Otázka: Kedy by sa mali používať kremíkové PCB?
Odpoveď: Silikónové dosky plošných spojov sú vďaka svojej vysokej tepelnej vodivosti a mechanickej pevnosti najvhodnejšie pre aplikácie s vysokým výkonom, ako sú napájacie zdroje a systémy riadenia motorov.
Otázka: Prečo sú povrchové úpravy a povlaky dôležité pri návrhu DPS?
Odpoveď: Povrchové úpravy a nátery ovplyvňujú elektrický výkon, tepelnú vodivosť a mechanickú pevnosť PCB, čím ovplyvňujú celkovú spoľahlivosť a účinnosť dosky.
