PCB, eller kretskort, anses numera vara en byggsten inom elektronikindustrin. Det använder alla typer av småelektronik, såsom miniräknare, för större enheter, projekt och maskiner.

Kretskortsstrukturen avgör vilka projekt och enheter det är lämpligt för. Den baseras på de typer av material som används i kretskort, vilket gör att korten kan användas i specifika tillämpningar.

Ett PCB ombord struktur har silkscreentryck, lödmask, koppar och substrat. Över detta konfigureras ledarlager för komponentanslutningar.

Det finns olika material som används för att skapa ett kretskort som definierar prestanda, livslängd och kvalitet på de projekt där det kommer att användas.

Här kommer vi att diskutera olika typer av material som används för kretskort, vilka har olika funktioner och som påverkar kortens specifikationer. Låt oss börja.

Vilka är de viktigaste PCB-komponenterna?

Huvudkomponenterna i kretskort listas här.

  •  Substrat (basmaterial)

  •  Kopparlager

  •  Lodmask

  •  Silkscreen

  •  Ledande väg

Vikten av alla komponenter på kretskortet kan inte förnekas, och var och en har sin betydelse för kretskortets funktion.

 Substrat (basmaterial)

Basmaterialen består vanligtvis av epoxiharts och används med en blandning av kopparfolie.

PCB-substrat eller basmaterial är huvudkomponenterna i ett kretskort där alla andra kretskortskomponenter är konfigurerade. De fungerar som basen för kretsar och ger viktigt mekaniskt stöd för komponenter som är anslutna på kretskortet.

Olika basmaterial har egenskaper som bidrar till att göra kortet tillförlitligt och fungerar bra i anslutna enheter. Så rätt användning av basmaterial definierar den exakta prestandan för kortstrukturen.

Substratmaterial hjälper också till att hitta de fysiska egenskaperna hos en bräda. Om till exempel styva material används för att öka brädans hållbarhet, gör en flexibel bas brädan flexibel och kan böjas lätt.

 Kopparlager

Kopparskikt appliceras på substratmaterialen. Beroende på typerna av kretskort appliceras kopparbeläggning för enkelsidiga kort på en sida och för flera lager av kort på mer än en sida.

Dessa kopparlager används för att överföra elektriska signaler eller strömmar mellan olika motståndare som är anslutna på kort, såsom transistorer, dioder, induktorer etc. Efter att ha mottagit signaler från dessa lager utför de anslutna komponenterna sina respektive funktioner.

 Lodmask

En lödmask är ett skyddande polymerlager som appliceras på kopparlager. Den är känd som LPISM eller flytande fotoimaginabel lödmask. Dess huvudsakliga funktion är att skydda kopparlager från interaktion med varandra och isolera dem från att orsaka kortslutningar.

Detta lager skyddar också kort från olika miljöfaktorer, såsom oxidation och lödbryggor.

 Silkscreen

Silkscreen är ett lager gjort med bläckspår som hjälper till att hitta olika komponentanslutningar, delar av kort, symboliska representationer av komponenter och andra detaljer i relaterade projekt.

Det andra namnet för silkscreen är nomenklaturen för kortet. Silkscreen appliceras på den sida där komponenterna är anslutna, men på vissa kort kan det ses på lödsidan.

 Ledande väg

Kopparbaserade ledande banor appliceras på kretskortets yta på en eller båda sidor, beroende på design. Över de ledande banorna appliceras en lödmask som skyddar ledarna från alla miljöfaktorer.

Vilka är de vanligaste PCB-materialen?

Det finns olika typer av material som används för kretskortsbaserade typer av kretskort och projektkrav. Vanligt förekommande material är.

 FR-4

FR4 står för flamskyddsmedel, ett vanligt förekommande material för kretskort. Det är ett billigt material med hög dielektrisk hållfasthet och isoleringsegenskaper.

FR4 är en glasfiberförstärkt Epxoy-laminatskiva, och Epxoy har väderbeständiga och flamskyddsegenskaper. Den har också hög draghållfasthet.

Med sina kostnadseffektiva funktioner är den kompatibel med olika tillverkningsprocesser som är att föredra för kartongtillverkning.

Värdet på dissipationsfaktorerna för detta material är cirka 0.015 till 0.025, och den dielektriska konstanten är 4.2 till 4.8. Dessa värden kan variera beroende på tillverkningstekniker.

Glasövergångstemperaturen för detta material är 105-130 °C.

 Högtemperaturmaterial

Högtemperaturmaterial, även känt som hög Tg, är tillverkade för att hantera olika temperaturförhållanden. Materialtypen som används anses vara högtemperatur om Tg-värdet är högre än 150 grader.

De vanligaste högtemperaturmaterialen för kretskort är keramiska substrat och polyimider.

Högtemperaturvärdet för polyimidmaterial är cirka 280 °C till 350 °C. De har också färre värmeutvidgningskoefficienter som kontrollerar delaminering vid tidpunkten för termisk cykling.

Aluminium och aluminiumnitrid är keramiska material som används för att skapa kretskort. De har hög värmeledningsförmåga som hjälper till att avledas effektivt och bidrar till låg värmeutveckling från anslutna komponenter på kretskortet.

 Flexibla material

Huvudsyftet med flexibla material för tillverkning är att de ska kunna användas i applikationer där styva kretskort inte erbjuder flexibla egenskaper samtidigt som de bibehåller elektrisk prestanda. Därför används flexibla material i olika tillämpningar, såsom flygindustrin, medicintekniska produkter etc. Det vanligaste flexibla materialet är polyester.

Polyestermaterial, även känt som polyetylentereftalat (PET), skapar kretskort eftersom det har goda elektriska egenskaper och är motståndskraftigt mot korrosion och fukt.

 Metallkärnmaterial

Metallkärniga kretskortsmaterial används istället för FR4-material för tillämpningar där goda termiska egenskaper krävs. Dessa material har egenskaper för att hantera värme som genereras vid drift av olika högeffektskomponenter, såsom LED-lampor som producerar värme under drift för att hantera värmeeffekter på kretskortens metallkärnor.

Den vanligaste metallen för metallkärnskivor är aluminium, men i vissa tillämpningar används även koppar. Den huvudsakliga användningen av aluminium som ersättning för koppar är dess låga kostnad.

Metallkärnan flyttar värme från kritiska anslutna komponenter till områden med låg värme. Ytan på metalliserade kärnkort har ledande, termiska och metalliska substratlager.

De viktigaste typerna av metallkärniga kretskort är

·   Enkelskiktad MCPCB

·   COB MCPCB

·   Dubbellagers MCPCB

·   Dubbelsidig MCPCB

·   Flerskikts-MCPCB

Vilka är PCB-materialegenskaper?

De viktigaste egenskaperna som måste kontrolleras innan man väljer kretskortsmaterial listas här.

Dielektrisk konstant

Den dielektriska konstanten är en faktor som definierar det valda materialets egenskaper att lagra energi i form av ett elektriskt fält.

Värdet på Dk visas i numerisk form. Denna faktor har påverkat kortets elektriska prestanda. Den definierar värdet på den relativa permittiviteten hos materialet som används för kretskort baserat på vakuum.

Material med lågt dielektriskt värde används för högfrekventa projekt för snabb signalutbredning.

DK-värdet för olika material är följande.

·   FR4: 4.2 till 4.8

·   Polyimid: 3.2 till 3.6

·   flytande kristallpolymer (LCP): 2.9.

Dissipationsfaktor

Denna faktor förklarar de elektriska energiförlusterna för materialet och är även känd som förlusttangenten. Den förklarar materialets energilagring. Denna faktor beaktas för RF-kretsar. Värdet på dissipationsfaktorn för FR4-material är 0.015.

Värmeledningsförmåga

Materialens värmeledningsförmåga är en viktig faktor för projekt där högeffektskomponenter används.

Eftersom det trotsar materialens förmåga att avleda värme som produceras av anslutna komponenter ombord under drift, är watt per meter kelvin (W/mk) måttenheten för denna faktor. Den betecknas som K eller TC.

Det är den viktigaste faktorn som definierar kretskortets värmeavledande egenskaper. Material med ett högt TC-värde avleder mer värme och ger korten bra bearbetning.

Värmeledningsförmågan för aluminium är cirka 1 W/mK till 3 W/mK, så det har goda värmeledningsegenskaper. I jämförelse har FR4 en låg värmeledningsförmåga på cirka 0.3 W/mK, så det har svårigheter med värmeavledning.

Mekanisk styrka

De valda materialen för kretskort måste ha vissa mekaniska egenskaper för korrekt funktion, såsom förmågan att enkelt hantera belastningsförhållanden, vara flexibla och styva.

Innan du väljer material, kontrollera att de lätt tål stötar eller vibrationer om de används i applikationer där högt tryck och mekaniska krafter appliceras.

CTE

CTE är värmeutvidgningskoefficienten för material som uppvisar egenskaper vid uppvärmning. Värdet på CTE måste ligga inom ett begränsat intervall för att undvika materialskador, eftersom material som expanderar snabbt med temperaturökning kommer att skadas.

Elektrisk styrka

Materialens förmåga att hantera elektrisk ström uppdelningar kallas elektrisk styrka. Värdet på elektrisk styrka mäts i volt.

Om PCBasic

Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCGrundläggande är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande Tillverkare av PCB-montage, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.

Hur väljer jag rätt PCB-material?

De valda materialen för kretskort har lämpliga värmehanteringsfunktioner eftersom denna egenskap är bäst för längre drifttid. Om de valda materialen inte avleds ordentligt kommer värmen att påverka de anslutna komponenternas funktion och minska enheternas effektivitet. Den bästa tekniken för att kontrollera värmefaktorn på kort är att använda kylflänsar eller material av metall som kan avleda värme.

Materialkostnad

Tillverkningskostnaden för kretskortet baseras på de valda materialen för kortet. Materialkostnaden baseras på kortets design och flera lager. Om det finns speciella typer av material som används för att skapa kortet kommer det också att öka kostnaden. Det ökande antalet lager i kortet gör det också dyrare. Högfrekventa material är dyra. Men försök att använda bra material, vilket kommer att hjälpa ditt projekt och anslutna enheter att fungera längre.

Tillverkningstekniker

Tillverkningsteknikerna är också de viktigaste faktorerna för att använda bra kretskortsmaterial. Det finns två vanliga tekniker som används för kretskortstillverkning: hålmontering eller ytmontering (SMT). Valda material måste vara kompatibla med dessa metoder så att de ger goda spänningshanteringsegenskaper.

Kretskort är nu en del av nästan alla industrier i världen och används för att tillverka olika typer av projekt och enheter. Därför måste kretskortens tillförlitlighet upprätthållas. För pålitliga och hållbara kretskort behövs standardiserade och högkvalitativa material som enkelt kan hantera kretskortskraven för specialprojekt. Olika typer av material används i kretskort, såsom FR4, vilket är det vanligaste, och några andra är polyimid, polyester och vissa metaller. Kvalitetsmaterial måste ha egenskaper som ger god termisk prestanda, mekaniska egenskaper och värmeavledningsfaktorer och kan hantera olika miljöförhållanden såsom oxidations- och korrosionsfaktorer. Materialet måste vara miljövänligt, inte skadligt för människor och lätt att återvinna. Materialvalet måste baseras på projektets och kretsens krav.