Onderdelen van printplaten (PCB) 2

Waar zijn printplaten van gemaakt?

PCB's kunnen gebruikmaken van een reeks materialen voor componenten en substraten. De selectie van het materiaal is afhankelijk van de behoeften van de specifieke toepassing, aangezien verschillende materialen de circuits verschillende eigenschappen kunnen geven die betere prestaties in specifieke omstandigheden mogelijk maken.

Ontwerpers kunnen materialen selecteren op basis van hun elektrische prestaties in snelle toepassingen of thermische of mechanische duurzaamheid, zoals toepassingen onder de motorkap van auto's. Ontwerpers kunnen ervoor kiezen om te voldoen aan de eisen van een regelgevende instantie. De RoHS-richtlijn (Restriction of Hazardous Substances) van de EU verbiedt bijvoorbeeld het gebruik van stoffen die alle verboden chemicaliën en metalen bevatten.

De meest voorkomende factor om te overwegen is of het product UL-gecertificeerd is, kortom Underwriters Laboratories-vlamvertragingseigenschappen. De score van UL is cruciaal voor veel elektronische apparaten om ervoor te zorgen dat in het geval van brand de printplaat niet vanzelf dooft, wat doorgaans essentieel wordt geacht voor consumentenelektronica en andere.

Laminaten zijn over het algemeen gemaakt van stoffen en harsen die duidelijke isolerende eigenschappen hebben. Dit omvat diëlektrica zoals FR4 epoxy Teflon Polyimide en andere die gebruikmaken van glas- en harscoatings. Een verscheidenheid aan verschillende elektrische en thermische aspecten bepaalt welke het beste werkt voor een bepaalde PCB.

PCB-ontwerpers moeten een verscheidenheid aan prestatieproblemen overwegen wanneer ze kijken naar het materiaal dat ze kiezen om hun PCB's te ontwerpen. Enkele van de meest voorkomende aspecten om te overwegen zijn:

• Diëlektrische constante is een cruciale indicator van elektrische prestaties
• Vlamvertraging is een cruciaal aspect voor UL-certificering (zie hierboven)
• De hogere glasovergangstemperaturen (Tg) voor een beter vermogen om hogere temperaturen te weerstaan voor montageverwerking
• Verminderde verliesfactoren zijn essentieel voor snelle toepassingen waar de snelheid van het signaal belangrijk is.
• Mechanische sterkte die schuif-, trek- en verschillende mechanische eigenschappen omvat die vereist kunnen zijn door de PCB wanneer deze in gebruik wordt genomen
• De prestaties van het thermische systeem zijn een cruciale factor bij het werken in omgevingen met hoge temperaturen
• Dimensionale stabiliteit, of, hoeveel verschuift het materiaal en hoe vaak beweegt het in de loop van thermische cycli en blootstelling aan vochtigheid

Hier zijn enkele van de meest bekende materialen die worden gebruikt bij de productie van printplaten bedrukt met elektronische componenten:

1. Prereg en epoxy laminaat FR4Het FR4-laminaat is het meest gewilde PCB-substraatmateriaal ter wereld. De term 'FR4' verwijst naar een groep materialen die voldoen aan de eisen van de NEMA LI 1-1998 specificaties. De materialen in FR4 vertonen uitstekende elektrische, thermische en mechanische eigenschappen, naast de gunstige sterkte-gewichtsverhouding, waardoor ze in een breed scala aan elektronische toepassingen kunnen worden gebruikt. Laminaten en prepregs van FR4 zijn gemaakt van glasweefsel en epoxyhars en zijn doorgaans de goedkoopste PCB-materialen die beschikbaar zijn. Het heeft de voorkeur voor PCB's met lagere lagen van dubbel- of enkelzijdige tot meerlaagse structuren, over het algemeen kleiner dan veertien lagen. Bovendien kan deze basis hars worden gemengd met additieven die de elektrische, thermische prestaties en UL-vlamveiligheid/classificatie aanzienlijk verbeteren, wat de mogelijkheid om te worden gebruikt voor ontwerpen met een hoger aantal lagen, toepassingen met hogere temperatuurstress en hogere elektrische prestaties met lagere kosten voor snelle circuitontwerpen aanzienlijk verbetert. Pregregs en laminaten FR4 kunnen op verschillende manieren worden gebruikt en kunnen zich aanpassen met behulp van algemeen aanvaarde productiemethoden met betrouwbare opbrengsten.
2. Polyimide laminaten en prepregs:Polyimide laminaten hebben betere temperaturen dan FR4-materiaal en ook een toename van de elektrische eigenschappen. Polyimiden kosten meer dan FR4, maar bieden een betere duurzaamheid bij extreme en hoge temperaturen. Ze hebben ook een hogere mate van stabiliteit als het gaat om thermische cycli en hebben lagere uitzettingsmogelijkheden, waardoor ze ideaal zijn voor constructies met een groter aantal lagen.
3. Verlijming en Teflon-laag:Verlijming en laminaten gemaakt van Teflon-materialen hebben uitstekende elektrische eigenschappen, waardoor ze ideaal zijn voor snelle circuittoepassingen. Teflon-materialen zijn duurder dan polyimide, maar geven ontwerpers de snelheid en prestaties die ze nodig hebben. Teflon-materialen kunnen op glasweefsel worden gecoat, maar het is ook mogelijk om niet-ondersteunde films te maken of door gebruik te maken van specifieke additieven en vulstoffen om de mechanische eigenschappen te verbeteren. De productie van Teflon PCB's vereist meestal een bekwaam en getraind personeel, speciale apparatuur en processen, en de anticipatie van lagere productieopbrengsten.
4. Flexibele laminatenDeze laminaten, die flexibel en dun van dikte zijn, stellen u in staat om elektronische ontwerpen te vouwen zonder de elektrische continuïteit te beïnvloeden. Ze gebruiken geen glasweefsel om ze te ondersteunen, maar zijn in plaats daarvan gebouwd op een plastic vel. Ze kunnen als een apparaat worden gevouwen in de eenmalige flex-to-install-toepassing, omdat ze zich in dynamische flex bevinden, wat betekent dat circuits continu worden gevouwen gedurende de levensduur van het product. Flexibele laminaten kunnen worden geconstrueerd met behulp van hogere temperaturen van materialen zoals polyimide of LCP (vloeibaar kristalpolymeer) of extreem goedkope materialen zoals polyethyleen en pen. Omdat flexibele laminaten extreem dun zijn, kan het maken van flexibele circuits ook een hoogopgeleid personeel, speciale apparatuur en processen vereisen, en ook de anticipatie van lagere productieopbrengsten.
5. Overig:Er zijn veel verschillende verlijmings- en laminaatmaterialen op de markt verkrijgbaar, waaronder BT- en cyanaatesterkeramiek of gemengde materialen die harsen mengen om verschillende mechanische of elektrische kenmerken te bereiken. Omdat de hoeveelheden veel kleiner zijn dan FR4 en de productie veel ingewikkelder is om te produceren, worden ze vaak beschouwd als duurdere alternatieven voor PCB-ontwerpen.

De selectie van het juiste laminaat is cruciaal om ervoor te zorgen dat de PCB de juiste mechanische, diëlektrische, elektrische en thermische eigenschappen heeft die passen bij de uiteindelijke toepassing.