Жёсткие ПЛИ

Что такое жесткая печатная плата?

Жесткая ПП это печатная плата, изготовленная с использованием жестких изолирующих оснований, таких как стеклотканевая подложка из эпоксидной смолы FR-4, фенольная бумажная подложка или керамическая подложка в качестве основы. Она имеет фиксированную форму, высокую твердость и не может быть согнута или сложена. В настоящее время это наиболее широко используемый тип печатных плат. Ее физические свойства стабильны, и она не обладает гибкостью при комнатной температуре. Она может обеспечивать прочную опору для компонентов. Основным материалом является FR-4, который обладает отработанный процесс и контролируемая стоимость. В сегменте высокого класса используются керамические или полиимидные модифицированные жёсткие основы, чтобы соответствовать требованиям высокой теплопроводности и высокой частоты. Конструкция включает односторонние платы, двусторонние и многослойные платы, а межслойное соединение может быть реализовано посредством металлизированных сквозных отверстий. Поддерживает сложные схемотехнические решения, имеет стандартизированный производственный процесс и совместим с традиционными методами сборки и высоким процентом выхода годных изделий.

Типы жёстких печатных плат могут классифицироваться по таким параметрам, как количество структурных слоёв, материал основы и характеристики применения. Основные классификации следующие:

Классификация по количеству структурных слоёв

· Односторонняя плата

Имеет только одну сторону с проводящими медными фольгированными цепями, а другая сторона — это основной материал. Обладает простой структурой и наименьшей стоимостью, подходит для маломощных устройств с простыми схемами (например, пульты дистанционного управления, детские игрушки, схемные платы) платы, адаптеры питания).

· Двусторонняя печатная плата

Обе стороны имеют медные фольгированные цепи, межслойное соединение обеспечивается металлизированными переходными отверстиями. Сложность схемы выше, чем у односторонних плат, но стоимость является умеренной. Широко применяется в потребительской электронике (зарядные устройства для мобильных телефонов), промышленных датчиках управления и других областях.

· Многослойная плата

Содержит 3 или более проводящих слоя (обычно 4, 6, 8 слоев, а в высокопроизводительных моделях — до 40 слоёв), слои скрепляются между собой изолирующими подложками. Переходные отверстия делятся на сквозные, слепые и внутренние, что позволяет достичь высокой плотности трассировки и подходит для сложных схем (материнские платы компьютеров, электронные блоки управления автомобилей, главные платы медицинского оборудования).

Классификация по материалу основы

· Печатная плата FR-4

Материал основы — стекловолокно с эпоксидной смолой (FR-4), отличающийся отличной изоляцией, термостойкостью и механической прочностью при контролируемой стоимости. Занимает более 90 % рынка жестких печатных плат и подходит для массовых областей, таких как потребительская электроника, промышленное управление и автомобили.

· Фенольная бумажная печатная плата (FR-1/FR-2)

Материал основы — фенольная смола и бумажное волокно. Имеет низкую стоимость, но плохую термостойкость и механическую прочность, используется только в недорогом оборудовании (устаревшие радиоприемники, простые платы управления бытовыми приборами).

· Керамическая печатная плата

Материал основы — керамика из оксида алюминия и нитрида алюминия, обладающая отличной теплопроводностью, высокой изоляцией и устойчивостью к высоким температурам. Подходит для применений с высокой мощностью и высокой частотой (например, зарядные станции для электромобилей и оборудование аэрокосмической отрасли).

· Печатная плата на металлической основе (алюминиевая/медная)

Базовый материал — металлическая пластина (алюминий/медь) + изолирующий слой + медная фольга. Теплоотводные характеристики значительно превосходят обычные FR-4, поэтому такая плата также известна как «печатная плата с теплоотводом». Используется в светодиодном освещении, усилителях мощности и промышленных частотных преобразователях. усилителях мощности и промышленных частотных преобразователях.

Классификация по толщине меди/характеристикам производительности

· Печатная плата со стандартной толщиной меди

Толщина медной фольги ≤1 унции (35 мкм), подходит для обычных цепей с малым током (бытовая электроника, низковольтные модули).

· Печатная плата с толстой (многослойной) медью

Толщина медной фольги ≥2 унции (70 мкм), обладает высокой проводимостью и эффективным теплоотводом, применяется в высокомощном оборудовании (мощностные модули, системы электронного управления новых энергетических транспортных средств).

· Высокочастотная печатная плата

Базовый материал — политетрафторэтилен (PTFE) и материалы Rogers, обладает стабильной диэлектрической проницаемостью и низкими потерями сигнала. Подходит для связи 5G, радаров и радиочастотного оборудования.

Классифицируется по способу поверхностной обработки

· Плата с оловянным напылением

Поверхность покрыта слоем олова, что обеспечивает хорошую паяемость и низкую стоимость, подходит для стандартного оборудования.

· Плата с золочением

Поверхность представляет собой никель-золотой слой, устойчивый к окислению и с низким сопротивлением контактов. Подходит для высокоточных разъёмов и контактных плат (например, материнских плат мобильных телефонов и медицинского оборудования).

· Плата с OSP-покрытием

Поверхность покрыта органической защитной пленкой, экологически безопасна и имеет умеренную стоимость. Широко применяется в технологии поверхностного монтажа SMT в потребительской электронике.

Ключевое отличие от гибкой печатной платы

Жесткие печатные платы благодаря своей стабильной форме, высокой механической прочности и отработанной технологии широко используются в различных устройствах, где предъявляются требования к стабильности схемы и фиксированному монтажу.

В области потребительской электроники

Используется на материнских платах компьютеров/видеокартах, материнских платах мобильных телефонов, блоках питания телевизоров, печатных платах маршрутизаторов/приставок, а также на управляющих платах стиральных машин/холодильников и т.д. Благодаря низкой стоимости и отработанной технологии процесса с применением основы FR-4 подходит для средних и малых мощностей и соответствует требованиям по стабильности для продукции потребительского класса.

Область промышленного управления:

Применяется в модулях ПЛК, материнских платах промышленных компьютеров, платах преобразователей частоты, платах управления сервоприводами и платах сигналов датчиков. Благодаря характеристикам устойчивости к вибрациям и хорошей термостойкости, многослойная конструкция позволяет обеспечить сложную интеграцию схем и подходит для тяжелых промышленных условий эксплуатации.

В области автомобильной электроники

Совместим с блоками управления двигателем (ECU), бортовыми центральными платами управления, основными платами зарядных станций, платами управления системой управления батареями (BMS) и платами драйверов автомобильных ламп. Отличается высокой надежностью (устойчив к высоким и низким температурам, а также ударам), а тип с толстым медным слоем способен пропускать большие токи, соответствует бортовым стандартам безопасности.

Область медицинского оборудования:

Используется в платах управления компьютерными томографами/магнитно-резонансными томографами, платах мониторов, модулях медицинского питания и основных платах глюкометров. Обладает отличной изоляцией и стабильной передачей сигнала, соответствует строгим требованиям безопасности и надежности, предъявляемым к медицинской промышленности.

Аэрокосмическая область

Высококачественные жесткие печатные платы из керамики или высокочастотных подложек применяются в основных платах спутникового оборудования, платах управления бортовыми радарами, платах распределения питания ракет и платах управления полетом беспилотных летательных аппаратов. Они могут выдерживать экстремальные условия, такие как высокие и низкие температуры и радиация, а также обладают высокой механической прочностью.

Сфера оборудования для новых источников энергии

Жесткие печатные платы с толстым медным слоем используются в платах инверторов солнечных батарей, платах управления аккумуляторами систем хранения энергии и основных платах преобразователей ветровой энергии. Они обладают высокой токовой нагрузкой и хорошим теплоотводом, что делает их подходящими для требований передачи и преобразования электроэнергии высокой мощности.

Сфера телекоммуникационного оборудования:

Жесткие печатные платы высокой частоты, изготовленные из подложки PTFE или Rogers, применяются в ВЧ-платах базовых станций 5G, основных платах коммутаторов и платах оптических модулей. Они отличаются низкими потерями сигнала и обеспечивают высокоскоростную передачу данных.