PCB rigidi

PCB rigido è una scheda a circuito stampato realizzata con substrati isolanti rigidi come il substrato in tessuto di vetro con resina epossidica FR-4, il substrato in carta fenolica o il substrato ceramico come nucleo. Ha una forma fissa, elevata durezza e non può essere piegato o flesso. Attualmente è il tipo di PCB più diffuso. Le sue proprietà fisiche sono stabili e non presenta flessibilità a temperatura ambiente. Può fornire un supporto solido per i componenti. Il substrato principale è l'FR-4, che ha un processo maturo e costi controllabili. In scenari di fascia alta, vengono utilizzati substrati rigidi modificati in ceramica o poliammide per soddisfare i requisiti di elevata conduttività termica e di alta frequenza. La struttura copre tavole a una sola faccia, le reti di trasmissione di materiale non metalliche sono utilizzate per la produzione di materiale di trasmissione di materiale metallico. È compatibile con progetti di circuiti complessi, ha un processo di produzione standardizzato e supporta i circuiti convenzionali. tecniche di montaggio con un elevato rendimento.

I tipi di circuiti rigidi possono essere classificati in base a dimensioni quali il numero di strati strutturali, il materiale del substrato e le caratteristiche di applicazione. Le classificazioni principali sono le seguenti:

Classificati per numero di piani strutturali

· pannello unico

Ha un solo lato con circuiti in foglio di rame conduttivo e l'altro lato in materiale di base. Ha una struttura semplice e il costo più basso, ed è adatto a dispositivi a bassa potenza con circuiti semplici (come telecomandi, circuiti per giocattoli circuiti stampati, adattatori di alimentazione).

· PCB a doppio lato

Entrambi i lati presentano circuiti in foglio di rame, e la connessione tra gli strati avviene tramite fori metallizzati. La complessità del circuito è superiore rispetto a quelle a singolo lato, ma il costo è moderato. È ampiamente utilizzato nell'elettronica di consumo (pad di ricarica per telefoni cellulari), sensori per controllo industriale e altri scenari.

· Piastra multistrato

Contiene 3 o più strati conduttivi (comunemente 4, 6, 8 strati, fino a 40 strati nei modelli high-end), con gli strati uniti da substrati isolanti. I fori passanti sono suddivisi in fori attraversanti, fori ciechi e fori sepolti, il che permette un cablaggio ad alta densità ed è adatto a circuiti complessi (schede madri per computer, unità di controllo elettronico per autoveicoli, schede di controllo principali per apparecchiature mediche).

Classificato in base al materiale del substrato

· PCB in FR-4

Il materiale del substrato è una resina epossidica con fibra di vetro (FR-4), caratterizzata da eccellente isolamento, resistenza al calore e resistenza meccanica, con costi controllabili. Rappresenta oltre il 90% del mercato dei PCB rigidi ed è adatto ai settori principali come l'elettronica di consumo, il controllo industriale e l'automotive.

· PCB in carta fenolica (FR-1/FR-2)

Il materiale del substrato è resina fenolica e fibra di carta. Ha un costo ridotto ma scarsa resistenza al calore e resistenza meccanica, ed è utilizzato solo in apparecchiature di bassa gamma (radio tradizionali, schede di controllo per elettrodomestici semplici).

· PCB in ceramica

Il materiale del substrato è ceramica in ossido di alluminio e nitruro di alluminio, dotata di eccellente conducibilità termica, alto isolamento ed elevata resistenza alle temperature elevate. È adatto a scenari ad alta potenza e alta frequenza (ad esempio, stazioni di ricarica per veicoli elettrici e apparecchiature aerospaziali).

· PCB su base metallica (su base alluminio/base rame)

Il materiale di base è una piastra metallica (alluminio/rame) + strato isolante + foglio di rame. La sua prestazione di dissipazione del calore supera di gran lunga quella dei comuni FR-4, ed è noto anche come "PCB dissipatore di calore". Viene utilizzato nell'illuminazione LED, negli amplificatori di potenza e nei convertitori di frequenza per il controllo industriale. amplificatori e convertitori di frequenza per il controllo industriale.

Classificazione in base allo spessore del rame/caratteristiche prestazionali

· PCB con spessore standard del rame

Lo spessore del foglio di rame è ≤1 oz (35μm), adatto a circuiti convenzionali a bassa corrente (elettronica di consumo, moduli a bassa potenza).

· PCB in rame spesso (heavy copper)

Lo spessore del foglio di rame è ≥2 oz (70μm), con elevata capacità di conduzione della corrente e dissipazione del calore, utilizzato in apparecchiature ad alta potenza (moduli di alimentazione, sistemi di controllo elettronico per veicoli a nuova energia).

· PCB ad alta frequenza

Il materiale di base è politetrafluoroetilene (PTFE) e materiale Rogers, con costante dielettrica stabile e basse perdite di segnale. È adatto alle comunicazioni 5G, radar e apparecchiature radiofrequenza.

Classificato in base al processo di trattamento superficiale

· PCB con spruzzatura di stagno

La superficie è ricoperta da uno strato di stagno, che presenta buona saldabilità e costo ridotto, ed è adatto per apparecchiature convenzionali.

· PCB placcato in oro

La superficie è costituita da uno strato di nichel-oro, resistente all'ossidazione e con bassa resistenza di contatto. È adatto per connettori ad alta precisione e schede chiave (ad esempio schede madri di telefoni cellulari e apparecchiature mediche).

· PCB con trattamento OSP

La superficie è rivestita con un film protettivo organico, ecologico e con costo moderato. È ampiamente utilizzato nella tecnologia SMT per l'assemblaggio in superficie dell'elettronica di consumo.

La differenza fondamentale rispetto alla PCB flessibile

Le schede rigide, grazie alla loro forma stabile, all'elevata resistenza meccanica e alla tecnologia matura, sono ampiamente utilizzate in vari dispositivi che richiedono stabilità del circuito e fissaggio dell'installazione.

Nel campo dell'elettronica di consumo

Viene utilizzato per schede madri/schede grafiche dei computer, schede madri dei telefoni cellulari, schede di alimentazione delle TV, schede circuiti di router/decoder e schede di controllo di lavatrici/frigoriferi, ecc. Grazie al basso costo e alla maturità del processo del substrato FR-4, è adatto a circuiti di media e piccola potenza e soddisfa i requisiti di stabilità dei prodotti di categoria consumer.

Campo del controllo industriale:

È applicato ai moduli PLC, schede madri dei computer industriali, schede circuiti dei convertitori di frequenza, schede di controllo dei driver servo e schede di segnale dei sensori. Grazie alle caratteristiche di anti-vibrazione e buona resistenza termica, la progettazione multistrato può realizzare l'integrazione di circuiti complessi ed è adatta a condizioni operative industriali gravose.

Nel campo dell'elettronica automobilistica

È compatibile con unità di controllo del motore (ECU), schede centrali di bordo, schede madri per colonnine di ricarica, sistemi di gestione della batteria (BMS) e schede driver per fari veicolari. Offre elevata affidabilità (resistente ad alte e basse temperature e agli urti), e il tipo con rame spesso può supportare correnti elevate, soddisfacendo gli standard di sicurezza a bordo.

Campo delle apparecchiature mediche:

Viene utilizzato per schede di controllo di macchine TAC/risonanza magnetica, schede circuito per monitor, moduli di alimentazione medicali e schede madri per misuratori di glucosio nel sangue. Dispone di un'eccellente isolamento e una trasmissione del segnale stabile, soddisfacendo le rigorose normative di sicurezza e affidabilità del settore medico.

Campo aerospaziale

PCB rigidi di fascia alta realizzati in ceramica o substrati ad alta frequenza sono utilizzati nelle schede principali per apparecchiature satellitari, schede di controllo radar aeronautiche, schede di distribuzione dell'energia per razzi e schede di controllo di volo per veicoli aerei senza pilota. Possono resistere a condizioni ambientali estreme come alte e basse temperature e radiazioni, e presentano un'elevata resistenza meccanica.

Settore delle attrezzature per le energie rinnovabili

Le schede PCB rigide con rame spesso sono utilizzate nelle schede circuito degli inverter fotovoltaici, schede di controllo delle batterie per l'accumulo energetico e schede principali dei convertitori per energia eolica. Hanno elevata capacità di conduzione della corrente e una buona dissipazione del calore, e sono adatte ai requisiti di trasmissione e conversione di potenza elevata.

Settore delle apparecchiature per telecomunicazioni:

Le schede PCB rigide ad alta frequenza realizzate in substrato PTFE o Rogers sono impiegate nelle schede RF delle stazioni base 5G, schede principali degli switch e schede circuito dei moduli ottici. Presentano bassa perdita di segnale e supportano la trasmissione dati ad alta velocità.