Kovat PCB:t

Mikä on kovapohjainen PCB?

Sukelias PCB on painettu piiri, jossa käytetään jäykkiä eristysmateriaaleja, kuten FR-4 epoksiharjapohjaa, fenolipaperipohjaa tai keramiikkapohjaa ydinteena. Sillä on kiinteä muoto, korkea kovuus eikä sitä voi taivuttaa tai taittaa. Se on tällä hetkellä eniten käytetty PCB-tyyppi. Sen fysikaaliset ominaisuudet ovat stabiilit, eikä sillä ole joustavuutta huoneenlämmössä. Se voi tarjota tukevan tukirakenteen komponenteille. Yleisin pohjamateriaali on FR-4, jolla on kypsä prosessi ja hallittavat kustannukset. Korkean tason sovelluksissa käytetään keraamisia tai polyimidi-modifioituja jäykkiä alustojen materiaaleja täyttämään korkean lämmönjohtavuuden ja korkean taajuuden vaatimukset. Rakenne kattaa yksipuoliset levyt, kaksipuoliset levyt ja monikerroksiset levyt, ja kerrosten välinen yhteys voidaan saavuttaa metallisoiduilla rei'illä. Se on yhteensopiva monimutkaisten piirisuunnitelmien kanssa, sillä on standardoitu valmistusprosessi ja se tukee tavanomaisia asennustekniikoita korkealla hyötysuhteella.

Jäykät piirilevyt voidaan luokitella mittojen mukaan, kuten rakenteellisten kerrosten määrän, alustamateriaalin ja käyttöominaisuuksien perusteella. Keskeiset luokittelut ovat seuraavat:

Luokittelu rakenteellisten kerrosten määrän mukaan

· Yksipuolinen levy

Siinä on vain yhdellä puolella johtavaa kuparifoliokytkentää ja toisella puolella perusmateriaali. Rakenne on yksinkertainen ja kustannukset alhaisimmat, ja se soveltuu matalatehoisiin laitteisiin, joissa on yksinkertaiset piirit (kuten kauko-ohjaimet, lelujen piiri kortit, virtamuuntimet).

· Kaksipuolinen piirilevy

Molemmilla puolilla on kuparikytkentöjä, ja kerrosten välinen yhteys toteutetaan metallisoitujen viapilarien avulla. Piirin monimutkaisuus on suurempi kuin yksipuolisten korttien tapauksessa, mutta kustannukset ovat kohtuulliset. Sitä käytetään laajasti kuluttajaelektroniikassa (matkapuhelimen latausalustat), teollisuuden ohjaussensoreissa ja muissa vastaavissa sovelluksissa.

· Monikerroksinen kala

Se sisältää 3 tai useampia johtavia kerroksia (yleisesti 4, 6, 8 kerrosta, ja jopa 40 kerrosta huippumalleissa), ja kerrokset on liitetty eristysalustojen avulla. Viapilarit jaetaan läpiviat, sokeaviat ja hautaviat, joiden avulla voidaan saavuttaa tiheä johdotus ja jotka soveltuvat monimutkaisiin piireihin (tietokoneiden emolevyt, auton ECY:t, lääkintälaitteiden pääohjauskortit).

Luokiteltu pohjamateriaalin mukaan

· FR-4 PCB

Pohjamateriaali on lasikuitu-epoksiharjapohja (FR-4), jolla on erinomainen sähköeristys, lämpövastus ja mekaaninen lujuus sekä hallittavat kustannukset. Se muodostaa yli 90 % jäykän PCB-markkinasta ja soveltuu laajasti käytettyihin kenttiin, kuten kuluttajaelektroniikkaan, teollisuuden ohjaukseen ja autoihin.

· Fenolipaperi PCB (FR-1/FR-2)

Pohjamateriaali on fenolihartsia ja paperikuitua. Sillä on alhaiset kustannukset, mutta heikko lämpövastus ja mekaaninen lujuus, ja sitä käytetään vain alhaisen tason laitteissa (vanhat radiojärjestelmät, yksinkertaiset kotitalouslaitteiden ohjauslevyt).

· Keraaminen PCB

Pohjamateriaali on alumiinioksidi- ja alumiininitridikeraamia, joilla on erinomainen lämmönjohtavuus, korkea eristyskyky ja korkean lämpötilan kestävyys. Se soveltuu suuritehoisiin ja korkeataajuussovelluksiin (kuten uusiin energia-autojen latauspisteisiin ja avaruustekniikkaan).

· Metallipohjainen PCB (alumiinipohjainen/pakkipohjainen)

Pohjamateriaali on metallilevy (alumiini/kupari) + eriste kerros + kuparifolio. Sen lämmönhajotussuorituskyky ylittää huomattavasti tavallisen FR-4:n, ja sitä kutsutaan myös "lämmönhajottavaksi piirilevyksi". Sitä käytetään LED-valaistuksessa, teho vahvistimissa ja teollisissa taajuusmuuttajissa.

Luokiteltu kuparipaksuuden/suoritusominaisuuksien mukaan

· Tavallisen kuparipaksuuden piirilevy

Kuparifolion paksuus on ≤1 unssia (35 μm), sopii tavanomaisiin pienvirtapiireihin (kuluttajaelektroniikka, alhaisen tehon moduulit).

· Paksun kuparin (raskas kupari) piirilevy

Kuparifolion paksuus on ≥2 unssia (70 μm), suuri virtakapasiteetti ja tehokas lämmönhajotus, käytetään suuritehoisissa laitteissa (tehomoduulit, uusien energioiden ajoneuvojen sähköiset ohjausjärjestelmät).

· Korkeataajuuspiirilevy

Pohjamateriaali on polytetrafluoreeni (PTFE) ja Rogers-materiaali, jolla on vakaa dielektrisyysvakio ja alhainen signaalihäviö. Soveltuu 5G-viestintään, tutkaan ja radiofrekvenssilaiteisiin.

Luokiteltu pinnankäsittelyprosessin mukaan

· Tin-sprayattu PCB

Pinta on peitetty tina-kerroksella, jolla on hyvä juotoskelpoisuus ja alhainen hinta, ja se soveltuu tavalliseen laitteistoon.

· Kultapinnoitettu PCB

Pinta on nikkeli-kulta-kerros, joka on hapettumiselle kestävä ja jonka kosketusvastus on alhainen. Se soveltuu korkean tarkkuuden liittimiin ja kytkintauluihin (kuten matkapuhelimen emolevyihin ja lääkintälaitteisiin).

· OSP-PCB

Pinta on päällystetty orgaanisella suojakalvolla, joka on ympäristöystävällinen ja kohtuuhintainen. Sitä käytetään laajasti kuluttajaelektroniikan SMT-pinnanliitosmenetelmässä.

Keskustava ero joustavaan PCB:hen

Jäykät piirilevyt, joilla on vakaa muoto, korkea mekaaninen lujuus ja kypsä teknologia, ovat laajasti käytössä erilaisissa laitteissa, joissa vaaditaan piirien stabiilisuutta ja kiinnityksen paikallaan pysymistä.

Kuluttajaelektroniikan alalla

Sitä käytetään tietokoneiden emolevyillä/näytönohjaimilla, puhelinten emolevyillä, televisioiden virtalähdön piireillä, reitittimien/set-top -laiteiden piirilevyillä sekä pesukoneiden/jääkaappien ohjauspiireillä. Hyötymällä FR-4-alustan alhaisesta hinnasta ja kypsestä prosessista, se soveltuu keskisuuriin ja pieniin tehotasoihin ja täyttää kuluttajaluokan tuotteiden stabiilisuusvaatimukset.

Teollisen ohjauksen ala:

Sitä käytetään PLC-moduuleissa, teollisissa ohjaustietokoneiden emolevyissä, taajuusmuuttajien piirilevyissä, servomoottorien ohjauspiireissä ja anturien signaalipiireissä. Värähtelynsietoisuuden ja hyvän lämpötilavakauden ominaisuuksien ansiosta monikerroksinen rakenne mahdollistaa monimutkaisen piirilevyn integroinnin ja soveltuu vaativiin teollisiin käyttöolosuhteisiin.

Auton elektroniikka-alalla

Se on yhteensopiva moottorinohjausyksiköiden (ECU), auton keskushallintakorttien, latauspilarin emolevyjen, akkujen hallintajärjestelmän (BMS) ohjauslevyjen ja ajoneuvon valojen ohjaimien kanssa. Se tarjoaa korkean luotettavuuden (kestää korkeita ja matalia lämpötiloja sekä tärinää), ja paksun kuparikerroksen versio kestää suuria virtoja, täyttäen ajoneuvon turvallisuusvaatimukset.

Lääkintälaitteiden ala:

Sitä käytetään CT-koneen/ydinmagneettisen resonanssin ohjauslevyissä, monitoripiirilevyissä, lääketieteellisissä virtamoduuleissa ja verensokerimittarin emolevyissä. Se tarjoaa erinomaisen eristyneisyyden ja stabiilin signaalinsiirron, täyttäen lääketieteellisen alan tiukat turvallisuus ja luotettavuusvaatimukset.

Ilmailuala

Korkealuokkaiset keraamisista tai korkeataajuusalueen substraateista valmistetut jäykät PCB:t käytetään satelliittilaitteiden pääkytkentöinä, ilmatuulten ohjauspaneelina, raketin virtajakopaneelina ja lentämättömän lennokin lento-ohjauspaneelina. Ne voivat kestää ääriolosuhteita, kuten korkeaa ja alhaisia lämpötiloja sekä säteilyä, ja niillä on erinomainen mekaaninen lujuus.

Uusiutuvan energian laitteen ala

Paksun kuparikerroksen jäykkiä PCB-kortteja käytetään aurinkokennon invertern kytkentöinä, akkujen varastoinnin ohjauspaneelina ja tuuliturbiinin muuntimen pääkytkentönä. Niillä on suuri virtasiirtokapasiteetti ja hyvä lämmön hajaantuminen, ja ne ovat sopivia korkean tehon siirron ja muunnoksen vaatimuksiin.

Viestintälaitteiden ala:

Korkeataajuusjäykkiä PCB-kortteja, jotka on valmistettu PTFE- tai Rogers-substraatista, käytetään 5G-tukiasemien RF-korteissa, kytkimien pääkytkennöissä ja optisten modulien piireissä. Ne tarjoavat alhaisen signaalihäviön ja tukivat nopeaa tiedonsiirtoa.