PCB-uri rigide

Ce este o PCB rigidă?

PCB rigid este o placă de circuit imprimat realizată cu suporturi izolante rigide, cum ar fi suport din stofă de sticlă cu rășină epoxidică FR-4, suport din hârtie fenolică sau suport ceramic, utilizat ca bază. Are o formă fixă, duritate mare și nu poate fi îndoită sau pliată. Este în prezent cel mai utilizat tip de PCB. Proprietățile sale fizice sunt stabile și nu are flexibilitate la temperatura camerei. Poate oferi un suport solid pentru componente. Suportul principal este FR-4, care are un proces matur și cost controlabil. În scenariile de înaltă performanță, se utilizează suporturi rigide modificate din ceramică sau poliimid pentru a satisface cerințele de conductivitate termică ridicată și frecvență înaltă. Structura include plăci cu un singur strat, plăci duble și plăci multistrat, iar interconectarea între straturi poate fi realizată prin găuri metalizate. Este compatibilă cu proiectările complexe de circuite, are un proces de producție standardizat și susține tehnici obișnuite de asamblare cu o rată mare de randament. tehnicile de asamblare cu o rată mare de randament.

Tipurile de plăci de circuit rigid pot fi clasificate în funcție de dimensiuni precum numărul de straturi structurale, materialul suportului și caracteristicile de aplicație. Clasificările principale sunt următoarele:

Clasificare după numărul de straturi structurale

· Placă unică

Are doar o singură parte cu circuite din folie de cupru conductiv, cealaltă parte fiind materialul de bază. Are o structură simplă și cel mai scăzut cost, fiind potrivit pentru dispozitive cu putere redusă și circuite simple (cum ar fi telecomenzile, jucăriile cu circuit plăci, adaptoare de alimentare).

· PCB cu dublă fațetă

Ambele părți au circuite din folie de cupru, iar interconectarea între straturi se realizează prin găuri metalizate. Complexitatea circuitului este mai mare decât în cazul plăcilor monocapa, dar costul este moderat. Este utilizat pe scară largă în electronica de consum (docking-uri de încărcare pentru telefoane mobile), senzori de control industrial și alte aplicații.

· Placă multi-strat

Conține 3 sau mai multe straturi conductive (uzual 4, 6, 8 straturi, și până la 40 de straturi în modelele high-end), straturile fiind lipite între ele prin substraturi izolante. Găurile sunt împărțite în găuri trecute, găuri orbe și găuri îngropate, ceea ce permite realizarea unor trasee de înaltă densitate și este potrivit pentru circuite complexe (plăci de bază pentru calculatoare, unități electronice de control auto, plăci principale ale echipamentelor medicale).

Clasificat în funcție de materialul bazei

· PCB FR-4

Materialul bazei este rășină epoxidică cu fibră de sticlă (FR-4), care are proprietăți excelente de izolație, rezistență la căldură și rezistență mecanică, cu costuri controlabile. Reprezintă peste 90% din piața PCB-urilor rigide și este potrivit pentru aplicații mainstream în domenii precum electronica de consum, controlul industrial și autovehiculele.

· PCB din hârtie fenolică (FR-1/FR-2)

Materialul bazei este rășină fenolică și fibră de hârtie. Are un cost scăzut, dar o rezistență termică și mecanică slabă, fiind utilizat doar în echipamente de gamă joasă (radiouri vechi, plăci de comandă simple pentru aparate electrocasnice).

· PCB ceramic

Materialul bazei este oxid de aluminiu și nitrid de aluminiu (ceramică), care au conductivitate termică excelentă, izolație ridicată și rezistență la temperaturi înalte. Este potrivit pentru scenarii de putere mare și frecvență înaltă (cum ar fi stațiile de încărcare pentru vehicule electrice și echipamente aerospace). energie vehicule electrice și echipamente aerospace).

· PCB pe bază de metal (pe bază de aluminiu/pe bază de cupru)

Materialul de bază este o placă metalică (aluminiu/cupru) + strat izolant + folie de cupru. Performanța sa de disipare a căldurii depășește cu mult pe cea a materialului obișnuit FR-4 și este cunoscută și ca „PCB cu disipare termică”. Este utilizată în iluminat LED, amplificatoare de putere amplificatoare și convertizoare de frecvență pentru control industrial.

Clasificare după grosimea cuprului/caracteristicile de performanță

· PCB cu grosime standard de cupru

Grosimea foiliei de cupru este ≤1oz (35μm), potrivită pentru circuite convenționale cu curent mic (electronice de uz casnic, module cu putere redusă).

· PCB cu cupru gros (heavy copper)

Grosimea foiliei de cupru este ≥2oz (70μm), cu capacitate mare de transport al curentului și disipare eficientă a căldurii, fiind utilizat în echipamente de înaltă putere (module de putere, sisteme electronice de control pentru vehicule electrice).

· PCB de înaltă frecvență

Materialul de bază este politetrafluoroetilenă (PTFE) și material Rogers, cu constantă dielectrică stabilă și pierderi reduse ale semnalului. Este potrivit pentru comunicațiile 5G, echipamente radar și radiofrecvență.

Clasificat după procesul de tratament superficial

· PCB cu staniu pulverizat

Suprafața este acoperită cu un strat de staniu, care oferă o bună sudabilitate și costuri reduse, fiind potrivit pentru echipamente convenționale.

· PCB cu placare aur

Suprafața este un strat de nichel-aur, rezistent la oxidare și cu rezistență de contact scăzută. Este potrivit pentru conectoare de înaltă precizie și plăci cheie (cum ar fi plăcile principale ale telefoanelor mobile și echipamente medicale).

· PCB cu OSP

Suprafața este acoperită cu un film protector organic, fiind ecologic și cu un cost moderat. Este utilizat pe scară largă în tehnologia de montare în suprafață (SMT) pentru electronice de uz casnic.

Diferența esențială față de PCB-ul flexibil

Plăcile rigide de circuit, datorită formei lor stabile, rezistenței mecanice ridicate și tehnologiei mature, sunt utilizate pe scară largă în diverse dispozitive care au cerințe privind stabilitatea circuitului și fixarea instalației.

În domeniul electronicii de consum

Este utilizat pentru plăcile de bază ale calculatoarelor/plăcile grafice, plăcile de bază ale telefoanelor mobile, plăcile de alimentare ale televizoarelor, plăcile de circuit ale ruterelelor/boxelor TV și plăcile de control ale mașinilor de spălat/frigiderelor etc. Având în vedere costul scăzut și tehnologia matură procesul suportului FR-4, este potrivit pentru circuite de putere medie și mică și satisface cerințele de stabilitate ale produselor de uz casnic.

Domeniul controlului industrial:

Este aplicat în modulele PLC, plăcile de bază ale calculatoarelor de control industrial, plăcile de circuit ale convertizoarelor de frecvență, plăcile de control ale driverelor servo și plăcile de semnal ale senzorilor. Având caracteristicile de rezistență la vibrații și rezistență termică bună, designul multi-strat poate realiza integrarea circuitelor complexe și este potrivit pentru condiții industriale severe de funcționare.

În domeniul electronicului auto

Este compatibil cu unități de control ale motorului (ECU), plăci centrale de bord, plăci principale pentru stâlpi de încărcare, plăci de control ale sistemului de management al bateriei (BMS) și plăci driver pentru faruri auto. Se remarcă prin fiabilitate ridicată (rezistență la temperaturi înalte și joase, precum și la șocuri), iar tipul cu cupru gros poate transporta curenți mari, respectând standardele de siguranță de bord.

Domeniul echipamentelor medicale:

Este utilizat la plăci de control pentru aparate CT/resonanță magnetică, plăci de circuite pentru monitoare, module de alimentare medicale și plăci principale pentru glucometre. Dispune de o izolație excelentă și transmisie stabilă a semnalului, corespunzând cerințelor stricte de siguranță și fiabilitate ale industriei medicale.

Domeniul aerospațial

PCB-uri rigide de înaltă performanță realizate din ceramică sau suporturi de înaltă frecvență sunt utilizate pe plăcile principale ale echipamentelor satelitare, plăcile de control radar aeropurtate, plăcile de distribuție a energiei pentru rachete și plăcile de control de zbor pentru vehicule aeriene fără pilot. Acestea pot rezista unor medii extreme, cum ar fi temperaturi ridicate și scăzute și radiații, și au o rezistență mecanică deosebită.

Domeniul echipamentelor pentru energie nouă

Plăcile rigide din cupru gros sunt utilizate în plăcile de circuit ale inversoarelor fotovoltaice, plăcile de control ale bateriilor de stocare a energiei și plăcile principale ale convertizoarelor pentru energia eoliană. Acestea au o capacitate mare de transport al curentului și o bună disipare a căldurii și sunt potrivite pentru cerințele de transmisie și conversie a energiei de putere mare.

Domeniul echipamentelor de comunicații:

Plăcile rigide de înaltă frecvență realizate din suport PTFE sau Rogers sunt utilizate în plăcile RF ale stațiilor de bază 5G, plăcile principale ale comutatoarelor și plăcile de circuit ale modulelor optice. Acestea au pierderi reduse ale semnalului și susțin transmisia de date la viteză mare.