Millised on PCB-trükkplaatides kasutatavad tavalised materjalid?

PCB (trükkplaat) on kaasaegsete elektroonikaseadmete keskne põhikomponent. See ei ole mitte ainult elektroonikakomponentide füüsiline alus, vaid toimib ka elektriliste ühenduste ja signaalide edastamise peamise kandjana. Naguneuronvõrgustik, ühendab PCB tõhusalt ja usaldusväärselt erinevaid komponente, moodustades tervikliku vooluahela süsteemi.

Alusmaterjalid

1. Fenoolpaberist alusmaterjal:Kõige traditsioonilisem PCB alusmaterjal, valmistatud fenoolvaiguga impregneeritud paberist. See pakub head töödeldavust ja madalat hinda, kuid on halva kuumuskindluse ja dielektriliste omadustega. See sobib ainult tarbeelektroonikale ja kodumasinatele, millel on madalad elektrilised nõuded ja leebe keskkond.
2. Epoksi-klaaskiudsubstraat (FR-4):Praegu kõige laialdasemalt kasutatav, valmistatud epoksüvaigust ja klaaskiust riidest. Sellel on suurepärased elektrilised omadused, mehaaniline tugevus, kuumuskindlus ja keemiline stabiilsus. FR-4 on laialdaselt kasutusel üldistes elektroonikaseadmetes, nagu arvutid, sidevahendid ja tööstuslikud juhtimissüsteemid.
3. Polüimiidist substraat:Kasutab polüimiidkilet isolatsioonikihina, pakkudes äärmiselt kõrget kuumuskindlust (pidev töötemperatuur üle 260 °C), suurepäraseid elektrilisi omadusi, madalat niiskuse imendumist ja head mehaanilist tugevust. Kasutatakse peamiselt lennunduses, sõjaväes, autoelektroonikas ja muudes valdkondades, kus on vaja kõrget usaldusväärsust ja mis on rasketes tingimustes, samuti kõrgsageduslikes vooluringides, nagu mikrolaineahjud ja RFID.
4. Alumiiniumsubstraat:Kasutab alumiiniumisulamit alusena, mis on kaetud isoleeriva dielektrilise kihiga. Sellel on suurepärane soojuse hajutamine, mis lahendab tõhusalt soojuse juhtimise probleemid suure võimsusega elektroonikaseadmetes. Sellel on ka hea mehaaniline tugevus, elektromagnetiline varjestus ja teatav korrosioonikindlus. Kasutatakse tavaliselt LED-valgustuses, võimsusmoodulites, autode elektroonikas, audioseadmetes ja muudes rakendustes, mis nõuavad tõhusat soojuse hajutamist.
5. Vask alusmaterjal:Kasutab alusena kõrge puhtusastmega vaske, millel on komposiitisolatsioonikiht. Vask alusmaterjalidel on suurepärane soojusjuhtivus, mis on palju kõrgem kui alumiiniumil, ja need sobivad eriti hästi suure võimsusega, kõrge soojusega rakendustes, nagu suure heledusega LED-id, võimsusmoodulid, elektrisõidukid ja telekommunikatsiooni tugijaamad. Neil on ka kõrge mehaaniline tugevus ja korrosioonikindlus, mis sobivad rasketes keskkondades.
6. Erilised substraatid:Kõrgsageduslike, kiirete või väga usaldusväärsete elektroonikatoodete puhul kasutatakse ka kõrge jõudlusega materjale, nagu keraamilised substraatid ja PTFE (polütetrafluoroetüleen), et täita spetsiaalsed elektrilised ja keskkonnanõuded.

Vaskfoolium

Vaskfoolium on PCB-de juhtiva kihi peamine materjal ja jaguneb kahte tüüpi:

1. Elektrolüütiline vasest foolium:Tootetakse keemiliselt, kandes ühtlase vasekile roostevabast terasest rullile ja seejärel koorides selle maha. See on odav, saadaval erinevates paksustes ja suurustes ning on peamine vasfooliumi tüüp jäikade PCB-de jaoks.
2. Valtsitud vasest foolium:Valmistatakse vaske füüsikaliste meetoditega korduvalt valtsides ja lõõmutades. Sellel on kõrge plastilisus, mis muudab selle eriti sobivaks paindlike trükkplaatide (FPC) ja dünaamiliste keskkondade jaoks. Selle sile pind ja madalad servad on ideaalsed kõrgsagedus- ja mikrolaine rakenduste jaoks, kuid see on kallim, kleepub alusele nõrgemalt ja on laiuselt piiratud.

Isolatsioonikiht

Isolatsioonikiht asub vasest fooliumi ja alusmaterjali vahel, tagades elektrilise isolatsiooni juhtivate kihtide vahel ja trükkplaadi ohutuse. Peamised materjalid on:

• Epoksiidvaik:Hea isolatsioon ja adhesioon, madal hind, laialdaselt kasutatav enamikus trükkplaatides.
• Polüimiid:Suurepärane kuumuskindlus ja elektrilised omadused, ideaalne kõrgekvaliteediliste, kõrgsageduslike või kõrgtemperatuuriliste rakenduste jaoks.

Kaitsekiht

1. Joodemask:Tavaliselt roheline, katab plaadi pinna, et kaitsta vooluahelat lühiste eest, määrab kindlaks jootmispiirkonnad, takistab jootmisildu ja parandab jootmise täpsust ja plaadi töökindlust.
2. Siiditrükikiht:Kasutatakse komponentide asukohtade, identifikaatorite, hoiatuste jne märkimiseks. Siiditrükikiht hõlbustab kokkupanekut ja hilisemat hooldust, aidates inseneridel kiiresti identifitseerida komponente ja jälgi.

Pinna viimistlus

Jooteomaduste, oksüdeerumisvastasuse ja töökindluse parandamiseks kasutatakse tavaliselt järgmisi pinnaviimistlusmeetodeidHASL(kuuma õhu jootmise tasandamine),ENIG(elektrolüütiline nikkel-kuld),OSP(orgaaniline jootmisvõime säilitaja) jahõbedaga katmine, sõltuvalt rakenduse vajadustest.

Joodis

1. Plii-tina sulamjoot:Näiteks 63Sn-37Pb eutektiline jootetina, mis tagab hea juhtivuse, töödeldavuse, madala sulamistemperatuuri ja tugevad jootekohtad. Kuid plii mürgisuse tõttu on selle kasutamine keskkonnakaitse huvides vähenemas.
2. Plii-vaba jootetina:Sulamistemperatuur umbes 217 °C, mittetoksiline ja keskkonnasõbralik, nõuab rangemat töötlemist ja on muutunud peamiseks valikuks.

Keskkonnasõbralikud ja jätkusuutlikud materjalid

Üha rangemate keskkonnanõuete tõttu pööratakse PCB tootmises suuremat tähelepanu halogeenivabadele, RoHS-i nõuetele vastavatele ja ringlussevõetavatele materjalidele, edendades rohelist ja jätkusuutlikku arengut elektroonikatööstuses.

Rakendusalad

Tavalised PCB materjalid on laialdaselt kasutuseltarbijaelektroonikas,kommunikatsiooniseadmetes,tööstuslikus juhtimises,autode elektroonikas,meditsiinilistes instrumentides,nutikodu,LED-valgustidja muud valdkonnad. Olgu tegemist uue toote prototüübi või väikeseeria katsetootmisega, on kvaliteetsed PCB-materjalid võtmetähtsusega elektroonikatoodete jõudluse ja töökindluse tagamisel.