Fasta PCB:er

Vad är en stel PCB?

Hård PCB är ett kretskort tillverkat med rigida isolerande substrat som FR-4 epoxihartsglasvävsubstrat, fenoliskt papperssubstrat eller keramiskt substrat som kärna. Det har en fast form, hög hårdhet och kan inte böjas eller vikas. Det är för närvarande den mest använda typen av PCB. Dess fysikaliska egenskaper är stabila, och det har ingen flexibilitet vid rumstemperatur. Det kan ge en fast plattform för komponenter. Det dominerande substratet är FR-4, som har en mogendat process och kontrollerbar kostnad. I högpresterande scenarier används keramiska eller polyimidmodifierade styva substrat för att möta kraven på hög värmeledningsförmåga och hög frekvens. Strukturen omfattar enkelsidiga kort, dubbel- och flerskiktskort, och skikt-till-skikt-förbindelse kan uppnås genom metalliserade genomborrade hål. Det är kompatibelt med komplexa kretskonstruktioner, har en standardiserad tillverkningsprocess och stödjer konventionella monteringstekniker med hög avkastning.

Typerna av styva kretskort kan klassificeras baserat på dimensioner såsom antal strukturområden, substratmaterial och applikationsegenskaper. De grundläggande klassifikationerna är följande:

Klassificerat efter antal strukturella lager

· Enkelkort

Den har endast en sida med ledande kopparfoliekretsar och den andra sidan som basmaterialet. Den har en enkel struktur och lägsta kostnad, och är lämplig för lågprestanda enheter med enkla kretsar (som fjärrkontroller, leksaks kort, strömförsörjningsadapter).

· Dubbelsidigt kretskort

Båda sidor har kopparfoliekretsar, och anslutning mellan lager uppnås genom metalliserade genomborrade hål. Kretskomplexiteten är högre än hos enkelsidiga kort, men kostnaden är måttlig. Det används brett inom konsumentelektronik (mobilladdningsmattor), industriella kontrollsensorer och andra scenarier.

· Flerskiktskort

Det innehåller 3 eller fler ledande lager (vanligtvis 4, 6, 8 lager, och upp till 40 lager i högpresterande modeller), med lagren sammanfogade av isolerande substrat. Genomgångshålen delas in i genomborrade hål, blinda hål och inbäddade hål, vilket möjliggör högdensitetsförbindning och är lämpligt för komplexa kretsar (datorns moderkort, bilars ECU, huvudstyrkort för medicinsk utrustning).

Klassificerat efter basmaterialet

· FR-4 PCB

Basmaterialet är glasfiberbaserad epoxiharts (FR-4), som kännetecknas av utmärkt isolering, värmebeständighet och mekanisk hållfasthet, med kontrollerbara kostnader. Det utgör över 90 % av marknaden för styva PCB:er och är lämpligt för allmänt användande inom områden såsom konsumentelektronik, industriell styrning och fordon.

· Fenoliskt papper PCB (FR-1/FR-2)

Basmaterialet är fenolharts och pappersfibrer. Det har låg kostnad men sämre värmebeständighet och mekanisk hållfasthet, och används endast i lågpresterande utrustning (exempelvis gamla radiomottagare, enkla hushållskontrollkort).

· Keramisk PCB

Basmaterialet är aluminiumoxid och aluminiumnitridkeramer, vilka har utmärkt värmeledningsförmåga, hög isolering och motståndskraft mot höga temperaturer. Den är lämplig för högeffekts- och högfrekvensscenarier (såsom nya energifordonsladdstationer och rymd- och flygteknisk utrustning).

· Metallbaserat PCB (aluminiumbaserat/kopparbaserat)

Basmaterial är en metallplatta (aluminium/koppar) + isolerande lager + kopparfolie. Dess värmeavledningsförmåga överstiger med vid underskott den hos vanlig FR-4, och den kallas också för "värmeavledande PCB". Den används inom LED-belysning, effekt förstärkare och industriella frekvensomvandlare.

Klassificerad efter koppartjocklek/prestandaegenskaper

· Standardkoppar PCB

Kopparfoliens tjocklek är ≤1 oz (35 μm), lämplig för konventionella kretsar med liten ström (konsumentelektronik, låg-effektmoduler).

· Tjockkoppar (tungkoppar) PCB

Kopparfoliens tjocklek är ≥2 oz (70 μm), med hög strömbärförmåga och bra värmeavledning, och används i högeffektsutrustning (effektmoduler, elektroniksystem för elfordon).

· Högfrekvens-PCB

Basmaterial är polytetrafluoreten (PTFE) och Rogers-material, med stabil dielektrisk konstant och låg signalförlust. Lämplig för 5G-kommunikation, radar och radiofrekvensutrustning.

Klassificerat efter ytbehandlingsprocess

· Tinpläterad PCB

Ytan är täckt med ett tinnlager, vilket har god lödbarhet och låg kostnad, och är lämplig för konventionell utrustning.

· Guldläterad PCB

Ytan är en nickel-guld-lager, som är motståndskraftig mot oxidation och har låg kontaktresistans. Lämplig för högprestanda-kontakter och nyckelkort (till exempel mobiltelefonens huvudkort och medicinsk utrustning).

· OSP-PCB

Ytan är belagd med en organisk skyddsfilm, vilket är miljövänligt och har moderat kostnad. Används flitigt inom SMT-ytkomponentmonteringsteknik för konsumentelektronik.

Den viktigaste skillnaden från flexibelt PCB

Stela kretskort, med sin stabila form, höga mekaniska styrka och mogna teknik, används brett i olika enheter som har krav på kretsstabilitet och fast installation.

Inom konsumentelektronik

Den används för datorns moderkort/grafikkort, mobiltelefoners moderkort, TV-strömförsörjningskort, router/sattelitmottagarkort och kontrollkort för tvättmaskiner/kylskåp, etc. Med stöd av låg kostnad och mogna processer med FR-4-substrat är den lämplig för medelstora och små effektkretsar och uppfyller stabilitetskraven för konsumentprodukter.

Omådet industriell styrning:

Den används i PLC-moduler, industriella styrdatorers moderkort, frekvensomvandlarkort, servostyrningskort och sensorsignalkort. Med egenskaperna vibrationstålighet och god temperaturbeständighet, den flerlagersdesignen kan uppnå integrering av komplexa kretsar och är lämplig för hårda industriella arbetsförhållanden.

Inom automatiskelektronik

Den är kompatibel med motorstyrningsenheter (ECU), bordsoch centralstyrkort, laddpols huvudkort, batterihanteringssystem (BMS) styrkort och fordonslyskort. Den utmärks av hög tillförlitlighet (motståndskraftig mot höga och låga temperaturer samt stötar), och den tjocka kopparvarianten kan bära stora strömmar, vilket uppfyller kraven på fordonsbundna säkerhetsstandarder.

Medicinsk utrustning:

Den används för CT-maskin/kärnmagnetisk resonansstyrkort, övervakningskort, medicinska strömförsörjningsmoduler och blodsockermätarens huvudkort. Den har utmärkt isolering och stabil signalöverföring, vilket uppfyller de stränga säkerhets och tillförlitlighetskrav som ställs inom medicinbranschen.

Flyg- och rymdfält

Högpresterande styva PCB:er tillverkade av keramik eller högfrekventa substrat används i huvudkort för satellitutrustning, kontrollkort för flygradar, strömfördelningskort för raketmotorer och flygkontrollkort för drönare. De kan motstå extrema miljöer såsom höga och låga temperaturer samt strålning, och har utmärkt mekanisk hållfasthet.

Fältet för utrustning inom ny energi

Tjocka kopparstyva PCB-kort används i kretskort för solinverterare, kontrollkort för energilagringsbatterier och huvudkort för vindkraftomvandlare. De har hög strömbärförmåga och god värmeavledning och är lämpliga för kraven på överföring och omvandling av effektiv effekt.

Kommunikationsutrustningsfält:

Högfrekventa styva PCB-kort tillverkade av PTFE- eller Rogers-substrat används i RF-kort för 5G-basstationer, switch-huvudkort och kretskort för optiska moduler. De kännetecknas av låg signalförlust och stödjer snabb datatransmission.