Вивчення матеріалів плати PCB

Вступ

Світ друкованих плат (ПХП) є складним та постійно розвивається. Оскільки попит на ПХП продовжує зростати, вибір правильного матеріалу для ПХП став критично важливим фактором для інженерів та дизайнерів. У цій детальній дискусії ми розглянемо концепцію, класифікацію та різні матеріали, що використовуються у виробництві ПХП . Крім того, ми заглибимося в специфічну сферу ПХП з високою температурою склування (Tg), розглянувши їх значення, переваги, характеристики, застосування та причини їх використання.

Концепція матеріалів плати PCB

Плати друкованих плат, які часто називають підкладками, служать основним матеріалом, на якому будуються електронні схеми. Ці дошки зазвичай складаються з ламінату, покритого міддю (CCL), який виготовляється шляхом просочення паперу з деревної маси або склотканини смолою, а потім накладення однієї або обох сторін мідною фольгою. CCL є наріжним каменем електронної промисловості, переважно використовується для виробництва друкованих плат (PCB), які знаходять своє застосування в широкому діапазоні електронних продуктів, включаючи телевізори, радіоприймачі, комп’ютери, мобільні пристрої та комунікаційне обладнання.

Класифікація матеріалів для друкованих плат

Матеріали друкованих плат класифікуються на основі різних факторів, таких як Tg (температура склування), рівень якості та матеріали зміцнення.

Tg (температура склування): Tg є вирішальним параметром при виборі матеріалів для друкованих плат. Він означає температуру, за якої полімер переходить зі склоподібного, твердого стану до більш еластичного. Інженери часто надають пріоритет значенням Tg, особливо в контексті мідних ламінатів на основі скловолокна, таких як FR-4. Приклади значень Tg включають tg140°C, tg160°C та tg180°C. Матеріали з вищою Tg є кращими для високонадійних конструкцій завдяки їхній підвищеній термостійкості, що робить Tg символом термостійкості плати під час зварювання свинцями.

Класифікація за рівнем класу: Матеріали друкованих плат поділяються на різні класи, починаючи від нижчого до вищого:

• FR-4a1: в основному використовується у військових, комунікаційних, комп’ютерних, цифрових схемах, промислових приладах та автомобільній електроніці.
• FR-4a2: підходить для повсякденних комп’ютерів, інструментів, сучасних побутових приладів і загальних електронних продуктів.
• FR-4a3: спеціально розроблено для виробництва побутової техніки, комп’ютерної периферії та звичайних електронних пристроїв. Пропонує конкурентоспроможні ціни та відповідає вимогам до продуктивності.
• Рівень FR-4ab: представляє унікальний варіант нижчого класу з показниками продуктивності, які все ще задовольняють звичайні побутові прилади, комп’ютери та загальні електронні вироби. Пропонує висококонкурентоспроможні ціни та відмінне співвідношення продуктивності та ціни.
• Клас FR-4b: характеризується нижчою якістю та низькою стабільністю якості. Не рекомендується для друкованих плат великої площі та зазвичай використовується для менших виробів (наприклад, 100 мм x 200 мм). Пропонує найнижчу ціну, але вимагає ретельного розгляду.
• Серія CEM-3: доступна в білому, чорному та природному кольорах, в основному використовується в комп’ютерах, світлодіодній промисловості, годинниках, побутовій техніці та звичайних електронних продуктах, таких як VCD, DVD, іграшки та ігрові машини. Відомий завдяки чудовій продуктивності штампування, підходить для виробів з друкованих плат великого обсягу, які потребують процесу штампування. Пропонує три рівні якості: A1, A2 і A3.

Армуючі матеріали: Матеріали для друкованих плат також класифікуються на основі матеріалів, що використовуються для армування:

• Підкладка для паперу з фенольного ПХБ: складається з волокнистого паперу з деревної целюлози, просоченого фенольною смолою. Різновиди включають XPC, FR-1, FR-2, Fe-3 і вогнестійкі варіанти 94V0.
• Композитна підкладка для друкованої плати: виготовлена ​​з волокнистого паперу з деревної целюлози або волокнистого паперу з бавовняної целюлози як армуючий матеріал, зі склотканиною як поверхневе зміцнення. Зазвичай використовується вогнестійка епоксидна смола. Включає одностороннє напівскловолокно 22F, ЦЕМ-1 і двостороннє напівскловолокно СЕМ-3.
• Підкладка PCB зі скловолокна: використовується епоксидна смола як клей, а тканина зі скловолокна – як армуючий матеріал. Відомий високими робочими температурами та мінімальним впливом на навколишнє середовище. Зазвичай використовується в двосторонніх друкованих платах, комп’ютерах, периферійних пристроях і комунікаційному обладнанні.

ПХБ з високим Tg – значення та переваги

Визначення друкованої плати з високою температурою склування: друковані плати з високою температурою склування – це плати з вищою температурою склування, що означає точку, в якій основний матеріал (полімер або скло) переходить з твердого, склоподібного стану в більш гнучкий, гумоподібний стан. Цей перехід є критично важливим, оскільки він визначає термостійкість матеріалу, забезпечуючи його збереження жорсткості за підвищених температур. ПХД з високою температурою склування особливо важливі в середовищах, де звичайні друковані плати можуть розм'якшуватися, деформуватися або зазнавати значного зниження механічних та електричних властивостей.

Переваги друкованих плат з високим вмістом тепла (High Tg): ПХД з високим вмістом тепла пропонують кілька переваг:

• Вища стабільність: Матеріали з високим Tg автоматично підвищують термостійкість, хімічну стійкість, вологостійкість і загальну стабільність пристроїв, що сприяє підвищенню надійності.
• Підходить для проектів з високою щільністю потужності: ПХД з високим Tg відмінно справляються з теплом, що виділяється пристроями з високою щільністю потужності, що робить їх ідеальними для застосувань зі значним виділенням тепла.
• Ідеально підходить для багатошарових і HDI PCB: Багатошарові друковані плати з високою щільністю (HDI) часто вимагають матеріалів з високою Tg через їх компактність і щільну схему, що забезпечує надійність під час виготовлення.

Технічні характеристики друкованих плат з високою температурою склування (Tg): Критичною характеристикою для друкованих плат з високою температурою склування (Tg) є температура склування (Tg). Стандартні друковані плати зазвичай пропонують значення Tg 140°C, що підходить для робочих температур до 110°C. Однак для екстремальних температур, поширених в автомобільній, промисловій або високотемпературній електроніці, кращим вибором є друковані плати з високою температурою склування, часто виготовлені з матеріалу FR-4.

Застосування друкованих плат з високою температурою нагрівання (High Tg): ПХД з високою температурою нагрівання знаходять застосування в різних областях, зокрема:

• CAF – провідна анодна нитка: Використовується для запобігання небажаним провідним волокнам в підкладці друкованої плати.
• Багатошарові дошки: Особливо для конструкцій з численними шарами.
• Промислова електроніка: Підходить для промислового електронного обладнання.
• Автомобільна електроніка: Стійкий до високотемпературного середовища.
• Структури слідів тонких ліній: Ідеально підходить для складних і компактних конструкцій.
• Високотемпературна електроніка: Необхідний для електроніки, що працює в умовах підвищеної температури.

Чому обирають PCB з високим Tg?

Вибір друкованих плат з високою температурою нагрівання (High Tg) зумовлений розвитком електронної промисловості, особливо в сфері високопродуктивних обчислень та вимог до багатошаровості. Крім того, розвиток технологій поверхневого монтажу (SMT) та технології чіп-на-платі (CMT) з високою щільністю складання друкованих плат вимагає матеріалів з підвищеною термостійкістю. Матеріали з високою температурою нагрівання (High Tg) значно покращують термостійкість, вологостійкість, хімічну стійкість та загальну стабільність, що робить їх незамінними в процесах виробництва друкованих плат без використання свинцю.

Коли вибирати друковані плати з високим Tg

ПХБ з високим Tg перевершують стандартні аналоги, особливо в жарких і вологих умовах, перевершуючи механічну міцність, стабільність розмірів, адгезію, водопоглинання та термічне розкладання. Виробники часто обирають матеріали з високою Tg для високошарових друкованих плат (особливо ≥10 шарів) або багатошарових важких мідних друкованих плат (≥3oz), щоб забезпечити підвищену надійність і якість. Зазвичай використовувані матеріали з високою Tg включають ITEQ IT180, Shengyi S1000-2 і EMC EM827. Хоча матеріали зі значеннями Tg, що перевищують 190°C або 210°C, є рідкісними, вони існують, наприклад Isola FR408HR, які в основному використовуються у високочастотних додатках, хоча і за вищою ціною, ніж стандартні матеріали.

Загалом, розуміння матеріалів друкованих плат, їх класифікації та значення друкованих плат з високим вмістом тепла (High Tg) є надзвичайно важливим для інженерів та дизайнерів. Вибір матеріалів для друкованих плат відіграє ключову роль у забезпеченні надійності, продуктивності та функціональності електронних виробів у різних галузях промисловості. Зі швидким розвитком технологій, триматися в курсі досягнень у галузі матеріалів є важливим для того, щоб залишатися на передовій проектування та виробництва друкованих плат.

Коли проект переходить від дослідження до запиту цінових пропозицій (RFQ), перегляньте перевірку та контроль якості друкованих плат , а також підтримку виробництва електроніки , щоб вимоги до матеріалів, процесу та перевірки залишалися узгодженими.