Rigid PCBs

Ano ang rigid PCB?

Katiging PCB ay isang printed circuit board na gawa sa matigas na insulating substrates tulad ng FR-4 epoxy resin glass cloth substrate, phenolic paper substrate, o ceramic substrate bilang pangunahing bahagi. Ito ay may takdang hugis, mataas na katigasan, at hindi mapapalukot o mapapalipat. Ito ay kasalukuyang ang pinakakaraniwang uri ng PCB. Matatag ang mga pisikal na katangian nito, at walang kakayahang lumuwog sa temperatura ng kuwarto. Maaari itong magbigay ng matibay na suporta para sa mga bahagi. Ang karaniwang substrate ay ang FR-4, na mayroon sopistikadong proseso at kontroladong gastos. Sa mga mataas na aplikasyon, ginagamit ang ceramic o polyimide na nabago ang rigid substrates upang matugunan ang mga pangangailangan sa mataas na thermal conductivity at mataas na frequency. Ang istraktura ay sumasaklaw sa single-sided boards, double-sided boards at multi-layer boards, at maaaring makamit ang interlayer interconnection sa pamamagitan ng metallized vias. Kompatibilidad ito sa mga kumplikadong disenyo ng circuit, may standardisadong proseso ng produksyon at sumusuporta sa karaniwang mga teknik sa pag-assembly na may mataas na rate ng yield.

Ang mga uri ng rigid circuit board ay maaaring i-classify batay sa mga sukat tulad ng bilang ng structural layers, substrate material, at katangian ng aplikasyon. Ang mga pangunahing klase ay ang mga sumusunod:

I-classify batay sa bilang ng structural floors

· Single panel

Mayroon lamang itong isang gilid na may mga sirkuitong tansimong folio at ang kabilang gilid ay ang base material. Ito ay may simpleng istraktura at pinakamababang gastos, at angkop para sa mga low-power device na may simpleng sirkuito (tulad ng mga remote control, sirkuitong laruan mga board, power adapter).

· Double-Sided PCB

Ang parehong panig ay may mga sirkuitong tansimong folio, at ang interconnection sa pagitan ng mga layer ay nakamit sa pamamagitan ng metallized vias. Mas mataas ang kumplikado ng sirkuito kumpara sa single-sided board, ngunit katamtaman ang gastos. Malawakang ginagamit ito sa consumer electronics (mga charging pad ng mobile phone), mga sensor sa industrial control, at iba pang mga aplikasyon.

· Multi-layer board

Naglalaman ito ng 3 o higit pang mga conductive layer (karaniwang 4, 6, 8 layer, at hanggang 40 layer sa mga high-end model), na pinagsama-sama gamit ang mga insulating substrate. Ang mga via hole ay nahahati sa through holes, blind holes, at buried holes, na maaaring makamit ang mataas na density na wiring at angkop para sa mga kumplikadong sirkito (mga motherboard ng computer, automotive ECUs, mga pangunahing control board ng kagamitang medikal).

Nakabatay sa uri ng materyal ng base

· FR-4 PCB

Ang materyal ng base ay glass fiber epoxy resin (FR-4), na may mahusay na insulasyon, resistensya sa init, at lakas na mekanikal, na may kontroladong gastos. Ito ay sumasakop sa higit sa 90% ng merkado ng rigid PCB at angkop para sa pangkalahatang larangan tulad ng consumer electronics, industrial control, at mga sasakyan.

· Phenolic paper PCB (FR-1/FR-2)

Ang materyal ng base ay phenolic resin at papel na hibla. Ito ay mura pero mahinang resistensya sa init at lakas na mekanikal, at ginagamit lamang sa mga low-end na kagamitan (mga lumang radyo, simpleng control board ng gamit sa bahay).

· Ceramic PCB

Ang materyal ng base ay aluminum oxide at aluminum nitride ceramics, na may mahusay na thermal conductivity, mataas na insulasyon, at resistensya sa mataas na temperatura. Ito ay angkop para sa mga high-power at high-frequency na sitwasyon (tulad ng mga charging pile ng bagong sasakyan na elektriko at mga kagamitan sa aerospace).

· Metal-based PCB (aluminum-based/copper-based)

Ang batayang materyal ay isang metal na plaka (aluminum/tanso) + insulating layer + tanso foil. Ang kakayahan nito sa pag-alis ng init ay mas mataas kaysa sa karaniwang FR-4, at kilala rin ito bilang "heat dissipation PCB". Ginagamit ito sa LED lighting, power amplifiers, at industrial control frequency converters.

Ipinapangkat ayon sa kapal ng tanso/katangian ng pagganap

· Standard na kapal ng tanso na PCB

Ang kapal ng tanso foil ay ≤1oz (35μm), na angkop para sa karaniwang mga sirkito ng maliit na kuryente (mga consumer electronics, low-power na mga module).

· PCB na may makapal (malaking kapal) na tanso

Ang kapal ng tanso foil ay ≥2oz (70μm), na may malakas na kakayahan sa pagdala ng kuryente at pag-alis ng init, at ginagamit sa mga high-power na kagamitan (mga power module, electronic control system ng bagong enerhiyang sasakyan).

· High-frequency na PCB

Ang batayang materyal ay polytetrafluoroethylene (PTFE) at Rogers material, na may matatag na dielectric constant at mababang signal loss. Angkop ito para sa 5G communication, radar, at radio frequency na kagamitan.

Nakategorya ayon sa proseso ng pagpoproseso sa ibabaw

· PCB na may pinagsprayang timbale

Ang ibabaw ay sakop ng isang patong ng timbale, na may magandang kakayahang masolder at mababang gastos, at angkop para sa karaniwang kagamitan.

· PCB na may pinagpipilian ng ginto

Ang ibabaw ay isang patong ng niquel-at-ginto, na lumalaban sa oksihenasyon at may mababang resistensya sa kontak. Angkop ito para sa mga konektor na mataas ang presisyon at mga pangunahing plaka (tulad ng pangunahing plaka ng telepono at kagamitang medikal).

· OSP PCB

Ang ibabaw ay pinahiran ng isang organikong pelikula na protektibo, na nakabatay sa kalikasan at may katamtamang gastos. Malawakang ginagamit ito sa teknolohiyang SMT surface mount ng mga elektronikong konsumo.

Ang pangunahing pagkakaiba mula sa flexible PCB

Matigas na circuit board, na may matatag na hugis, mataas na mechanical strength, at mature na teknolohiya, ay malawakang ginagamit sa iba't ibang device na may pangangailangan para sa katatagan ng circuit at pagkakabit.

Sa larangan ng consumer electronics

Ginagamit ito sa computer motherboards/graphics cards, mobile phone motherboards, TV power boards, router/set-top box circuit boards, at control boards ng washing machine/refrigerator, atbp. Umaasa sa mababang gastos at mature proseso ng FR-4 substrate, angkop ito para sa medium at small power circuits at natutugunan ang mga pangangailangan sa katatagan ng mga consumer-grade na produkto.

Larangan ng industrial control:

Ito ay inilalapat sa PLC modules, industrial control computer motherboards, frequency converter circuit boards, servo driver control boards, at sensor signal boards. Dahil sa mga katangian nito tulad ng anti-vibration at magandang temperature resistance, ang disenyo na may maramihang layer ay kayang makamit ang komplikadong integrasyon ng sirkuito at angkop para sa matinding kondisyon sa industriya.

Sa larangan ng elektronikong pang-automotive

Kasama rito ang mga yunit ng kontrol sa engine (ECUs), mga pangunahing board ng sentral na kontrol sa loob ng sasakyan, mga pangunahing board ng charging pile, mga board ng kontrol sa battery management system (BMS), at mga board ng driver ng ilaw sa sasakyan. Ito ay may mataas na katiyakan (lumalaban sa mataas at mababang temperatura at pagkaluskos), at ang uri na may makapal na tanso ay kayang maghatid ng malalaking kuryente, na sumusunod sa mga pamantayan sa kaligtasan sa sasakyan.

Larangan ng kagamitang medikal:

Ginagamit ito sa mga board ng kontrol ng CT machine/makinang nukleyar na magnetic resonance, mga circuit board ng monitor, mga modulong pangmedikal na kuryente, at mga pangunahing board ng glucose meter. Mayroon itong mahusay na pagkakainsula at matatag na paghahatid ng signal, na sumusunod sa mahigpit na kaligtasan at mga hinihinging katiyakan ng industriya ng medisina.

Larangan ng aerospace

Ang mataas na antas ng matitigas na PCB na gawa sa keramika o mataas na dalas na substrato ay ginagamit sa mga pangunahing board ng kagamitan sa satellite, mga control board ng airborne radar, mga board ng distribusyon ng kuryente sa rocket, at mga flight control board ng unmanned aerial vehicle. Maaari itong tumagal sa mga matinding kapaligiran tulad ng mataas at mababang temperatura at radiasyon, at mayroon itong kamangha-manghang lakas na mekanikal.

Larangan ng kagamitang pangbagong enerhiya

Ang makapal na tanso na matigas na board ng PCB ay ginagamit sa mga circuit board ng photovoltaic inverter, mga control board ng baterya para sa imbakan ng enerhiya, at mga pangunahing board ng wind power converter. Mayroon itong malakas na kakayahan sa pagdala ng kuryente at mahusay na pagkalat ng init, at ito ay angkop para sa mga pangangailangan ng mataas na kapangyarihan sa transmisyon at konbersyon ng kuryente.

Larangan ng kagamitang pangkomunikasyon:

Ang mataas na dalas na matigas na board ng PCB na gawa sa PTFE o Rogers substrate ay ginagamit sa mga RF board ng 5G base station, mga pangunahing board ng switch, at mga circuit board ng optical module. Ito ay may mababang pagkawala ng signal at sumusuporta sa mabilis na pagpapadala ng datos.