Rigid PCB's

Stiff PCB is een printplaat gemaakt met stijve isolerende substraten zoals FR-4 epoxyhars glasweefsel, fenolpapier of keramisch substraat als kern. Het heeft een vaste vorm, hoge hardheid en kan niet gebogen of gevouwen worden. Het is momenteel het meest gebruikte type PCB. De fysieke eigenschappen zijn stabiel en het heeft geen flexibiliteit bij kamertemperatuur. Het kan een stevige ondersteuning bieden voor componenten. Het gangbaarste substraat is FR-4, dat een volwassen proces en beheersbare kosten. In high-end scenario's worden keramische of polyimide-gewijzigde starre substraten gebruikt om te voldoen aan de eisen van hoge thermische geleidbaarheid en hoge frequentie. De structuur omvat enkzijdige platen, dubbelzijdige en meerdere lagen, en interlaagverbinding kan worden gerealiseerd via gemetaliseerde via's. Het is compatibel met complexe circuitontwerpen, heeft een genormeerd productieproces en ondersteunt conventionele assemblagetechnieken met een hoog opbrengstpercentage.

De typen stijve printplaten kunnen worden ingedeeld op basis van afmetingen zoals het aantal structurele lagen, substraatmateriaal en toepassingseigenschappen. De kernindelingen zijn als volgt:

Ingedeeld op basis van het aantal structurele verdiepingen

· Enkelzijdige plaat

Het heeft slechts één zijde met geleidende koperfoliecircuits en de andere zijde als basismateriaal. Het heeft een eenvoudige structuur en de laagste kosten, en is geschikt voor laagvermogenapparaten met eenvoudige circuits (zoals afstandsbedieningen, speelgoedcircuits borden, voedingsadapters).

· Dubbelzijdige PCB

Beide zijden hebben koperfoliecircuits, en de verbinding tussen lagen wordt gerealiseerd via gemetalliseerde via’s. De circuitcomplexiteit is hoger dan bij enkellaagse borden, maar de kosten zijn matig. Het wordt veel gebruikt in consumentenelektronica (o.l.v. telefoonopladers), industriële regelsensoren en andere toepassingen.

· Meerdere lagen

Het bevat 3 of meer geleidende lagen (vaak 4, 6, 8 lagen, en tot 40 lagen in high-end modellen), waarbij de lagen zijn verbonden door isolerende substraten. De via-gaten zijn onderverdeeld in doorslaggaten, blinde gaten en verborgen gaten, waarmee een hoge dichtheid aan bedrading kan worden bereikt en is geschikt voor complexe circuits (computermoederborden, auto-ECU’s, hoofdregelborden van medische apparatuur).

Geclassificeerd op basis van het materiaal van de ondergrond

· FR-4 PCB

Het basismateriaal is glasvezel-epoxyhars (FR-4), met uitstekende isolatie-, hittebestendigheids- en mechanische sterkte-eigenschappen, en beheersbare kosten. Het vertegenwoordigt meer dan 90% van de markt voor stijve PCB's en is geschikt voor mainstream toepassingen zoals consumentenelektronica, industriële besturingen en auto's.

· Fenolpapier PCB (FR-1/FR-2)

Het basismateriaal is fenolhars en papiervezel. Het is goedkoop, maar heeft slechte hittebestendigheid en mechanische sterkte, en wordt alleen gebruikt in apparatuur van lage kwaliteit (ouderwetse radio's, eenvoudige huishoudelijke apparaatprintplaten).

· Keramische PCB

Het basismateriaal is aluminiumoxide en aluminiumnitride keramiek, met uitstekende warmtegeleiding, hoge isolatie en bestendigheid tegen hoge temperaturen. Het is geschikt voor hoogvermogen- en hoogfrequentietoepassingen (zoals nieuwe energievoertuig laadpalen en ruimtevaartapparatuur).

· Metalen basis PCB (aluminiumbasis/copperbasis)

Het basismateriaal is een metalen plaat (aluminium/koper) + isolerende laag + koperfolie. De warmteafvoerprestaties zijn veel beter dan die van gewoon FR-4, en het staat ook bekend als een "koelende PCB". Het wordt gebruikt in LED-verlichting, vermogen versterkers en industriële controle frequentie-omzetters.

Geclassificeerd op basis van koperdikte/prestatiekenmerken

· Standaard koperdikte PCB

De dikte van de koperfolie is ≤1 oz (35 μm), geschikt voor conventionele laagstroomcircuits (consumentenelektronica, laagvermogenmodules).

· Dikke koper (zware koper) PCB

De dikte van de koperfolie is ≥2 oz (70 μm), met een hoge stroomdoorvoercapaciteit en goede warmteafvoer, en wordt gebruikt in hoogvermogenapparatuur (vermogenmodules, elektronische regelsystemen voor voertuigen op nieuwe energie).

· HF-PCB (hoogfrequente PCB)

Het basismateriaal is polytetrafluoretheen (PTFE) en Rogers-materiaal, met een stabiele diëlektrische constante en lage signaalverliezen. Het is geschikt voor 5G-communicatie, radar- en radiofrequentieapparatuur.

Geclassificeerd op basis van oppervlaktebehandelingsproces

· Tin-gebesproeid PCB

Het oppervlak is bedekt met een tinlaag, die goede soldeereigenschappen heeft en laag van kosten is, en geschikt is voor conventionele apparatuur.

· Verzilverde PCB

Het oppervlak is een nikkel-goudlaag, die bestand is tegen oxidatie en lage contactweerstand heeft. Het is geschikt voor hoogwaardige connectoren en belangrijke printplaten (zoals mobiele telefoon moederborden en medische apparatuur).

· OSP PCB

Het oppervlak is bedekt met een organische beschermende film, die milieuvriendelijk is en gematigde kosten heeft. Het wordt veel gebruikt in de SMT-soldeertechnologie voor consumentenelektronica.

Het belangrijkste verschil met flexibele PCB

Stijve printplaten, met hun stabiele vorm, hoge mechanische weerstand en gerijpte technologie, worden veel gebruikt in diverse apparaten die eisen stellen aan circuitstabiliteit en vaste installatie.

Op het gebied van consumentenelektronica

Het wordt gebruikt voor moederborden/grafische kaarten van computers, moederborden van mobiele telefoons, voedingsborden van tv's, printplaten van routers/settopboxen en besturingsplaten van wasmachines/koelkasten, enz. Dankzij de lage kosten en de gerijpte technologie van FR-4-substraten is het geschikt voor middelgrote en kleine vermogencircuits en voldoet aan de stabiliteitseisen van consumentenproducten.

Gebied van industriële regeling:

Het wordt toegepast op PLC-modules, moederborden van industriële bedieningscomputers, frequentieomzetterprintplaten, besturingsplaten van servodrive- en sensorsignaalplaten. Met de kenmerken van trillingsbestendigheid en goede temperatuurbestendigheid, het meervoudige laagontwerp kan complexe circuitintegratie realiseren en is geschikt voor zware industriële werkomstandigheden.

Op het gebied van auto-elektronica

Het is compatibel met motorstuureenheten (ECU's), centrale besturingsplaten aan boord, hoofdplaten van oplaadpalen, batterijbeheersystemen (BMS) en bestuuringsplaten voor voertuigverlichting. Het kenmerkt zich door hoge betrouwbaarheid (bestand tegen hoge en lage temperaturen en schokken), en het type met dikke koperlagen kan hoge stromen dragen, waardoor aan de veiligheidsnormen voor gebruik in voertuigen wordt voldaan.

Medische apparatuur:

Het wordt gebruikt voor CT-scanners / nucleaire magnetische resonantiebesturingsplaten, monitorprintplaten, medische voedingsmodules en hoofdplaten van bloedglucosetesters. Het biedt uitstekende isolatie en stabiele signaaloverdracht, en voldoet daarmee aan de strikte veiligheids en betrouwbaarheidseisen van de medische industrie.

Luchtvaart

Hoogwaardige stijve PCB's gemaakt van keramiek of hoogfrequente substraten worden toegepast op moederborden van satellietapparatuur, radarcircuits voor luchtvaart, stroomverdelingsborden van raketten en vluchtleidingborden van onbemande luchtvaartuigen. Ze kunnen bestand zijn tegen extreme omgevingen zoals hoge en lage temperaturen en straling, en beschikken over uitstekende mechanische sterkte.

Veld van apparatuur voor nieuwe energie

Stijve PCB's met dik koper worden gebruikt in omvormercircuits voor zonne-energie, bedieningsborden van opslagbatterijen en hoofdprintplaten van windenergie-omvormers. Ze beschikken over een hoge stroomcapaciteit en goede warmteafvoer, en zijn geschikt voor de eisen van hoogvermogen stroomtransmissie en -omzetting.

Communicatie-apparatuur:

Hoogfrequente stijve PCB's gemaakt van PTFE- of Rogers-substraat worden toegepast op RF-prints van 5G-basisstations, schakelingsmoederborden en circuits van optische modules. Ze kenmerken zich door gering signaalverlies en ondersteunen hoge snelheid bij gegevensoverdracht.