Glasfiberkretskort är kärnan i våra nuvarande elektroniska produkter och används ofta inom kretskortstillverkning. Med tillägg av några nya hartser och material kan denna typ av kretskort ge oss högre prestanda och mer kostnadseffektiva lösningar.
Jämfört med traditionella material, glasfiber Kretskort tål högre temperaturer, har utmärkta fukttåliga egenskaper och deformeras inte lätt under mekanisk stress. De är populära bland många.
It är grunden för moderna elektroniska apparater. Härnäst kommer vi att fördjupa oss i sammansättningen, egenskaperna och de omfattande tillämpningsscenarierna för den här typen av PCB. Låt oss gå rakt på sak!
Vad är ett glasfiber-PCB?
Glasfiber PCB är en typ av kretskort som använder glasfiber och harts (vanligtvis epoxiharts) som huvudsakligt basmaterial. Det är ett kompositmaterial som består av vävd glasfiber och epoxihartslim, vanligtvis kallat FR4. Kretskortet som bildas genom att kombinera dessa material har inte bara elektrisk ledningsförmåga utan har också utmärkta egenskaper att motstå höga temperaturer, mekanisk stress och miljöfaktorer. Tack vare dessa egenskaper, glasfiber PCB:er används ofta i olika elektroniska apparater. Som visas på följande bild är det en bild av en glasfiber PCB.
Varför är Är FR4-substrat viktigt?
FR4, som också kan skrivas som FR-4, spelar en avgörande roll i den totala prestandan för glasfiber Kretskort. Kretskortet i glas är tillverkat av glasfiber har följande viktiga fördelar:
1. Utmärkt värmebeständighet, lämplig för miljöer med höga temperaturer.
2. Det vävda glasfiber ge kretskortet styrka och hållbarhet, så att det kan motstå böjning och mekanisk påfrestning.
3. Utmärkt isoleringsprestanda, vilket effektivt kan förhindra kortslutningar och säkerställa att strömmen som passerar genom kopparledningarna inte störs.
4. Den starka fuktbeständigheten är av avgörande betydelse för att förhindra korrosion och säkerställa lång livslängd för glasfiber PCB:er i fuktiga eller tuffa miljöer.
5. Jämfört med andra material (såsom keramik eller metaller), glasfiber PCB:er uppnår en bra balans mellan prestanda och kostnad.
Dessa fördelar med glasfiber-PCB är alla oskiljaktiga från glasfiber (FR4) substrat.
Vad är glasfiber-PCB tillverkat av?
Som vi nämnde tidigare består ett glasfiber-kretskort huvudsakligen av FR4-glasfiberkompositmaterial. Här kommer vi att introducera flera viktiga komponenter i glasfiber-kretskort från dess konstruktion.
Sammansättning av glasfiber PCB:
Vävning glasfiber tyg: Det är kärnkomponenten i glasfiber PCB. Kretskortets substrat bildas av det. Den glasfiberär tätt vävda samman för att bilda en nätstruktur. Det ger glasfiber kretskort med hög draghållfasthet och hållbarhet, vilket möjliggör glasfiber kretskortet för att motstå mekaniska påfrestningar som böjning, vridning och skevhet.
Epoxiharts (flamskyddsmedel): Det är limmet som binder det vävda materialet glasfiber tyg tillsammans. Det ger den nödvändiga isoleringen och flamskyddsegenskaperna för glasfiber PCB-material. Epoxiharts härdar under värme och tryck och bildar en stark och stabil struktur, vilket förbättrar kretskortets förmåga att motstå höga temperaturer. FR4 klassificeras som ett flamskyddsmedel eftersom epoxihartset hjälper till att förhindra spridning av flammor. Epoxiharts ger bindningsstyrka, isolering och dimensionsstabilitet. - men FR4 är fortfarande ett styvt material, inte flexibelt.
Kopparklädd FR4: Den kopparbeklädda FR4-kabeln utgör den ledande delen av glasfiber Kretskort. Tunna kopparplåtar är fästa på en eller båda sidor av FR4 glasfiber substrat för att skapa de ledande banorna för kretsen. Kopparlagret etsas sedan för att bilda de nödvändiga kretsspåren och plattorna, vilket säkerställer elektriska anslutningar mellan elektroniska komponenter.
Lödmasklager och screentrycklager: Dessa är viktiga komponenter i glasfiber PCB. Lödmasklagret är vanligtvis grönt och täcker kopparledningarna för att förhindra oxidation och lödning bryggor under montering. Screentrycklagret trycks på lödmasklagret och används för att indikera komponentplacering, etiketter och andra hjälpreferenser för att underlätta PCB montering process.
Fräsning och genomgående håldesign: In glasfiber PCB, kopparfolie på FR4 etsas för att bilda spår, medan genomgående hål görs genom borrning och plätering av koppar för att skapa elektriska anslutningar. Dessa konstruktioner påverkar direkt kretsens elektriska prestanda och tillförlitlighet.
In glasfiber För kretskort finns det en avgörande prestandaindikator - glasövergångstemperaturen (Tg).
Glasövergångstemperatur (Tg)
Glasövergångstemperaturen (Tg) avser den temperatur vid vilken glasfiber PCB-material går från ett styvt tillstånd till ett flexibelt tillstånd. Denna egenskap är av avgörande betydelse för kretskortets prestanda och hållbarhet.
Under lödning Under processen kommer kretskortet att utsättas för höga temperaturer. Om Tg är för lågt kan kretskortet deformeras, vilket påverkar monteringsprocessen och slutproduktens kvalitet.
Ett högre Tg kan säkerställa att glasfiber PCB bibehåller mekanisk hållfasthet i högtemperaturmiljöer, motstår temperaturfluktuationer bättre, förbättrar sin motståndskraft mot termisk stress och förlänger sin livslängd.
Typer av glasfiber-PCB
Det finns många typer av glasfiber-PCB. Tabellen nedan ger en detaljerad klassificering av glasfiber-PCB efter antal lager, struktur och teknik.
|
Aspect
|
Typ
|
BESKRIVNING
|
VIKTIGA FUNKTIONER
|
Fördelar
|
|
Efter antal lager
|
Enskikts kretskort
|
considelar av endast ett kopparlager laminerat på ena sidan av glasfibersubstratet (FR4).
|
Enkel struktur, lätt att tillverka, låg materialkostnad.
|
Låg kostnad, snabb prototypframställning, idealisk för enkla kretsar.
|
|
Dubbellagers PCB
|
Har kopparspår på både övre och nedre lagren, anslutna genom pläterade vias.
|
Måttlig routingstäthet, stöder fler komponenter.
|
Bättre prestanda och flexibilitet än enkelskiktade kort.
|
|
Flerlagers PCB
|
Innehåller tre eller fler ledande lager separerade av dielektriskt material.
|
Högdensitetssammankoppling, optimerad signal- och strömförsörjningsväg.
|
Kompakt storlek, förbättrad EMI-prestanda, stöder komplexa konstruktioner.
|
|
Av Struktur & Teknologi
|
HDI PCB (High-Density Interconnect)
|
Använder mikrovias, nedgrävda och blinda vias för tätare routing mellan lager.
|
Fin spårbredd (<0.1 mm), laserborrade mikrovias, staplade vias.
|
Möjliggör miniatyrisering, förbättrar signalintegritet och hastighet.
|
|
Rigid-Flex PCB
|
Kombinerar styva och flexibla lager till en enda struktur.
|
Blandad styvhet med flexibla sammankopplingar.
|
Kompakt montering, minskar kontakter och kablage.
|
|
Högfrekvent kretskort (RF/mikrovåg)
|
Tillverkad med material med låg Dk-halt som Rogers eller PTFE.
|
Stabil dielektricitetskonstant, låg signalförlust.
|
Lämplig för höghastighetssignalöverföring.
|
Viktiga funktioner i glasfiber-PCB
De viktigaste egenskaperna hos glasfiber-kretskort återspeglas i aspekter som elektrisk prestanda, mekanisk hållfasthet, värmebeständighet och långsiktig tillförlitlighet. Nedan kommer dessa egenskaper att introduceras.
1. Elektrisk prestanda
Låg signalförlust och hög stabilitet. Ett kretskort i glasfiber har utmärkta isoleringsegenskaper och låg dielektrisk förlust. Kopparklädd FR4 kan bättre kontrollera impedansen och minska elektromagnetisk störning (EMI), och är mycket lämplig för flerskiktskablage och exakt signalkontroll.
2. Mekanisk och fysisk styrka
Glasfiberkretskort uppvisar utmärkt mekanisk stabilitet, vilket främst återspeglas i följande aspekter:
Hög draghållfasthet/böjhållfasthet, med liten risk för sprickbildning eller brott;
Bra motståndskraft mot vibrationer och stötar;
Hög dimensionsstabilitet under bearbetning och lödning, och mindre benägen för deformation.
3. Värmebeständighet och kemisk resistens
Glasövergångstemperaturen (Tg) på glasfiber PCB:er ligger vanligtvis mellan 130-180 ℃De är inte benägna att skeva sig eller delaminera vid höga temperaturer. Därför kan de fungera stabilt i SMT-omlödningslödning, våglödning eller högpresterande utrustning. Dessutom har glaskretskort utmärkt fuktbeständighet och resistens mot syror, alkalier och lösningsmedel.
4. Flamskyddande egenskap
I FR-4 anger "FR" även flamskyddsgrad, och "4" är inte en flamskyddsgrad, utan snarare NEMA:s grad/identifierare för materialsystemet "glasfiberförstärkt epoxiharts kopparpläterad laminat". PCB-glasfiber kan formuleras för att uppnå UL 94 V-0 flamskyddsgrad (den kan slockna av sig själv efter att ha tagits bort från brandkällan).
5. Hög Tg-nivå
Kopparklädd FR4 kan väljas med olika Tg-kvaliteter baserat på tillämpningen:
|
Typ
|
Tg-intervall
|
Vanliga applikationer
|
|
Standard FR4
|
130-140 ° C
|
Hushållsapparater, leksaker, allmänna kontrollpaneler
|
|
Hög-Tg FR4
|
150-170 ° C
|
Fordonselektronik, industriella strömförsörjningar, kommunikationskort
|
|
Ultrahög Tg FR4
|
≥180 ° C
|
Flyg-, högfrekventa eller högeffektselektroniska apparater
|
Material med hög Tg kan minska skevhet, delaminering och försämrad tillförlitlighet i scenarier som involverar flera omsmältningar, långvariga höga temperaturer eller kraftuppvärmning.
Tillämpningar av glasfiber-PCB
De olika fördelarna och egenskaperna hos glasfiber-PCB gör dem till den mest använda typen av kretskort för närvarande. De används i stor utsträckning. Nedan kommer vi huvudsakligen att presentera deras tillämpningar inom flera områden.
1. Hemelektronik
Inom olika konsumentelektronikområden används glasfiber-PCB-kort i stor utsträckning på grund av deras måttliga kostnad, stabila prestanda och lämplighet för massproduktion.
Vanliga produkter inkluderar:
Mobiltelefonmoderkort, kameramoduler
Moderkort för bärbara datorer, grafikkort, strömförsörjningskort
Smarta TV-apparater, ljudsystem, spelkonsoler
Laddare, nätadaptrar, leksaker etc.
2. Kommunikations- och nätverksutrustning
FR4-glasfiberskivor eller strukturer tillverkade genom pressning med högfrekventa material (som FR4 + Rogers) används ofta i kommunikationsenheter med höga krav på signalintegritet.
Applikationsscenarier inkluderar:
Router, optisk nätverksterminal (ONT), optisk nätverksenhet (ONU), switchmoderkort
4G/5G-basstationens styrkort, kommunikationsströmförsörjningsmodul
Server moderkort, nätverksprocessorkort
Liten RF-modul
3. Industriell styrning och automation
Glasfiberkretskort har utmärkt värmebeständighet, korrosionsbeständighet och tillförlitlighet och används ofta i industriell utrustning med komplexa applikationsmiljöer.
Vanliga tillämpningar:
PLC-styrenheter, motordrivare, frekvensomvandlare
Robotkort, industriella sensorer
Servosystem, smarta mätare, energiövervakningssystem etc.
4. Fordonselektronik
Hög-Tg-glasfiberkretskort som tål höga temperaturer och mekaniska stötar är standardutrustning i moderna bilar, som innehåller ett flertal ECU-styrenheter.
Vanliga applikationer inkluderar:
Motorstyrkort, transmissionsstyrenhet
Strålkastarstyrmodul, LED-strålkastardrivkort
Radar, ADAS-system, parkeringshjälpmodul
Laddningssystem för elfordon, batterihanteringssystem (BMS) etc.
5. Medicinsk utrustning
Inom medicinområdet finns strikta krav på tillförlitlighet och isoleringsprestanda. Glas-PCB används ofta på grund av dess stabilitet och låga vattenabsorptionshastighet.
Vanliga produkter:
Elektrokardiogram (EKG/EKG) övervakningskort
Blodsockermätare, bärbar testutrustning
Elektronisk modul för ultraljudssond
Infusionspumpar, defibrillatorns styrkretsar etc.
6. Flyg- och militärutrustning
Även om radar- eller högfrekvenssystem ofta använder keramiska eller PTFE-plattor, används förstärkta glasfiber-kretskort fortfarande i stor utsträckning i styrsystem och databehandlingsenheter.
Vanliga tillämpningsområden:
UAV-navigationsbräda
Strömförsörjning och styrmodul för satellitkommunikation
Militär radioutrustning, radargränssnittskort
Flygregistrator, inbyggt datorsystem
Slutsats
Glasfiberkretskort, särskilt de med FR4 som basmaterial, är de vanligaste typerna av kretskort inom elektroniktillverkning. De säkerställer inte bara utmärkt isolering, mekanisk hållfasthet och värmebeständighet, utan tar även hänsyn till kostnads- och bearbetningseffektivitet. Man kan säga att fiberglass PCB är den grundläggande bäraren för de flesta elektroniska produkter och är också det mest mogna, vanligaste och mest representativa materialsystemet inom PCB-industrin.
Om PCBasic
Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCBasic är 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 PCB Assembly Tillverkare, 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.
