פסקי PCB קשיחים

PCB קשיח הוא לוח מעגלים מודפס שעשוי מחומרי מצע קשיחים כמו מצע מרקם זכוכית רזין אפוקסי FR-4, מצע נייר פנולי או מצע קרמי כמצע המרכזי. יש לו צורה קבועה, קשיחות גבוהה ולא ניתן לקפל או לשבור. כיום זהו סוג ה-PCB הנפוץ ביותר. התכונות הפיזיקליות שלו יציבות, ואין לו גמישות בטמפרטורת החדר. הוא מסוגל לספק תמיכה מוצקה לרכיבים. מצע ה-PCB הדומיננטי הוא FR-4, שיש לו תהליך בוגר ועלות ניתנת לשליטה. בתרחישים של קצה גבוה, משתמשים בסיסומים נוקשים מקרמיקה או פולימיד, כדי לעמוד בדרישות של התנהגות חמה גבוהה ותדירות גבוהה. המבנה מכסה לוחות חד צדדיים, לוחות דו צדדיים ולוחות רב שכבות, וחיבור בין שכבות ניתן להשיג באמצעות vias מתול. הוא תואם עיצובים של מעגלים מורכבים, יש תהליך ייצור סטנדרטי ותומך טכניקות הרכבה עם שיעור תשואה גבוה.

ניתן לסווג את סוגי לוח המעגלים הקשיחים על בסיס ממדים כגון מספר שכבות מבנית, חומר בסיס ותכונות יישום. הסיווגים העיקריים הם כדלקמן:

מסווגים לפי מספר הקומות המבניות

· פאנל אחד

יש לו רק צד אחד עם מעגלים של נייר נחושת מוליך והשני צד כחומר הבסיס. יש לו מבנה פשוט והעלות הנמוכה ביותר, והוא מתאים למכשירים עם כוח נמוך עם מעגלים פשוטים (כמו שליטים מרוחקים, מעגלי צעצועים לוחי, אדפקטורי חשמל).

· לוח מחזורי דו-צדדי

שני הצדדים יש מעגלים של פויל נחושת, והקשר בין שכבות מושגת באמצעות vias מתול. מורכבות המעגל גבוהה יותר מאשר של לוחות חד צדדיים, אבל העלות בינונית. הוא משמש באופן נרחב באלקטרוניקה לצרכן (מכשירים לטעינת טלפונים ניידים), חיישני בקרת תעשייה ותסריטים אחרים.

· לוח רב שכבה

הוא מכיל 3 שכבות מוליכות או יותר (בדרך כלל 4, 6, 8 שכבות, ועד 40 שכבות במודלים יוקרתיים), עם שכבות מחוברות על ידי תחתית בידוד. חורים דרך מחולקים לחורים דרך, חורים עיוורים, וחורים קבורים, אשר יכול להשיג חיווט עם צפיפות גבוהה ומתאים למעגלים מורכבים (לוחות אם מחשבים, ECUs רכב, לוחות בקרה ראשיים של ציוד רפואי).

מיווג לפי חומר הבסיס

· פסיבי FR-4

חומר הבסיס הוא אפוקסי מברק גלוס (FR-4), בעל בידוד מעולה, עמידות בחום ועמידות מכנית, עם עלויות ניתן לשליטה. הוא מהווה יותר מ-90% משוק הפסיבים הקשיחים ומותאם לשימוש בשדות מרכזיים כמו המגזר האלקטרוני לצרכן, בקרת תעשייה ורכב.

· פ.ס.ב. מנייר פנולי (FR-1/FR-2)

החומר הבסיסי הוא רזינית פנולית וסיבי נייר. בעל עלות נמוכה, אך עמידות חלשה לחום ולחוזק מכני, ושימוש בו מוגבל בציוד בסיסי (רדיו ישן, לוחות בקרה של מתקנים פשוטים).

· פסיבי קרמי

חומר הבסיס הוא קרמיקה של חומרים כמו חנקן אלומיניום וחמצן אלומיניום, שמאפייניהם הם מוליכות תרמית גבוהה, בידוד גבוה ועמידות בטמפרטורות גבוהות. הוא מתאים ל scenariOS בעלי הספק ותדירות גבוהה (כגון עמדות טעינה לרכב חשמלי וציוד תעופה וחלל).

· פ.ס.ב. מבוסס מתכת (בבסיס אלומיניום/בבסיס נחושת)

החומר הבסיסי הוא לוח מתכת (אלומיניום/נחושת) + שכבת בידוד + פולי נחושת. ביצועי הפיזור של החום שלו עולים בהרבה על אלו של FR-4 רגיל, והוא ידוע גם כ"פלייט בקרת חום". הוא משמש בהארה LED, מערכות הגברה, ומרבצים לתעשייה. מגברים, ומרתבים לתדירות בקרה תעשייתית.

מיווג לפי עובי הנחושת/מאפייני ביצועים

· פלייט נחושת סטנדרטי

עובי פולי הנחושת הוא ≤1oz (35μm), מתאים לدوائر זרם נמוך קונבנציונליות (אלקטרוניקה לצרכן, מודולים בעלי הספק נמוך).

· פלייט נחושת עבה (נחושת כבדה)

עובי פולי הנחושת הוא ≥2oz (70μm), בעל יכולת העברת זרם חזקה ופיזור חום, ושימוש בו נעשה בציוד בעל הספק גבוה (מודולי כוח, מערכות בקרת אלקטרוניקה לרכב אנרגיה חדשה).

· פלייט תדר גבוה

החומר הבסיסי הוא פוליטטרהפלואוטילן (PTFE) וחומר Rogers, עם קבוע דיאלקטרי יציב ואובדן אותות נמוך. מתאים לתקשורת 5G, מכ''ם וציוד רדיו תדר.

ממוין לפי תהליך עיבוד שטח

· פסיב עם ריסוסолов

השטח מכוסה בשכבה של אבניל, שיש לה יכולת לחימור טובה ומחיר נמוך, ולכן היא מתאימה לציוד קונבנציונלי.

· פסיב מוזהב

השטח הוא שכבה של ניקל-זהב, שהיא עמידה בפני חמצון ויש לה התנגדות מגע נמוכה. מתאימה למוצבי חיבורים ובקרות ע"מ (כגון לוחות אם בטלפונים ניידים וציוד רפואי).

· פסיב OSP

השטח מצופה בסינר אורגני, שהוא ידידותי לסביבה ובעל עלות מתונה. נעשה בו שימוש נרחב בטכנולוגיית ההרכבה על שטח (SMT) באלקטרוניקה לצרכן.

ההבדל המרכזי מהפ.ס.ב. הגמיש

לוחות מעגלים קשיחים, עם צורתם היציבה, עוצמתם המechaנית הגבוהה וטכנולוגייתם הבשלة, משמשים בצורה רחבה במכשירים שונים הדורשים יציבות מעגל וקביעת התקנה.

בתחום האלקטרוניקה לצרכן

הוא משמש בלוחות אם של מחשבים/כרטיסי גרפיקה, לוחות אם של טלפונים ניידים, לוחות ספק כוח של טלוויזיות, לוחות מעגלים של ראוטרים/קופסאות סט-טופ, ולוחות בקרה של מכונות כביסה/מקררים וכו'. בעזרת עלות נמוכה וטכנולוגיית ייצור בוסלת של תת-הבסיס FR-4 הוא מתאים ל המעגלים בעלי הספק בינוני וקטן, ועומד בדרישות היציבות של מוצרים לקטגורית הצרכן.

תחום הבקרה התעשייתית:

הוא מיושם במודולי PLC, לוחות אם של מחשבים תעשייתיים, לוחות מעגלים של ממירי תדר, לוחות בקרה של נהגי סרוו ופלטות אותות של חיישנים. עם תכונות של עמידות בפני רטט ועמידות בטמפרטורה טובה, העיצוב הרב-שכבות מאפשר אינטגרציה של מעגלים מורכבים ומותאם לתנאי עבודה תעשייתיים קיצוניים.

בתחום האלקטרוניקה לרכב

הוא תואם ליחידות בקרת מנוע (ECUs), לוחות בקרה מרכזיים על הרכבת, לוחות ראשיים לצינורות טעינה, לוחות בקרה של מערכת ניהול סוללות (BMS) ולוחות נהלי מנורות רכב. המאפיין שלו הוא אמינות גבוהה (עמיד בפני טמפרטורות גבוהות וטמפרטורות נמוכות ומכה), וסוג הנחושת העבה יכול לשאת זרמים גדולים, לעמוד בתקני הבטיחות של הרכב.

תחום ציוד רפואי:

משמש עבור לוחות בקרה של מכונות CT/ תהודה מגנטית, לוחות מעגלים למכשירי שידור, מודולי כוח רפואיים ולוחות ראשיים של גלוקומטרים. יש לו בידוד מעולה ומעביר אותות בצורה יציבה, וכך עומד בדרישות הבטיחות החמורות והאמינות הגבוהה של התעשייה הרפואית.

תחום התעופה

פסקיית פסיבית עמידה וחזקה מקרמיקה או תחליבי תדר גבוה משמשת בלוחות ראשיים של ציוד לוויין, לוחות בקרה של רדאר על מטוסים, לוחות הפצת חשמל של טילים ולוחות בקרה של כלי טיס ללא טייס. הם יכולים להתמודד עם סביבות קיצוניות כגון טמפרטורות גבוהות ונמוכות, קרינה, ובעלי חוזק מכני יוצא דופן.

תחום ציוד אנרגיה חדשה

פסקיית פסיבית בעלת נחושת עבה משמשת בלוחות עיקר של ממירי שמש, לוחות בקרה של סוללות אגירת אנרגיה, ובלוחות עיקריים של ממيري אנרגיית רוח. יש להם יכולת העברת זרם חזקה ופיזור חום טוב, והן מתאימות לדרישות העברת והמרת הספקים גבוהים.

תחום ציוד תקשורת:

פסקיית פסיבית בתדר גבוה, שמיוצרת מתכליפי PTFE או Rogers, משמשת בלוחות RF של תחנות בסיס 5G, לוחות עיקריים של מפסקים, ובלוחות מעגלים של מודולי אופטיקה. הם מאפיינים אובדן אותות נמוך ותומכים בהעברת נתונים במהירות גבוהה.