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教你如何正确选择pcb板材料

来源:cltphp     时间:2020/04/16

      pcb板的寿命和性能取决于电路板材料的选择。为了选择正确的电路板材料,重要的是检查可用于不同电路板类别的材料。有不同的特性和物理特性有助于选择板材。在评估pcb材料时,有必要确保设计要求符合所需的电路板性能。

      当需要处理大量电流时,电路板的间距和宽度也很重要。板的结构强度由基材和层压板确定。这两个层的材料选择取决于板的类型。

pcb板上的层及其意义

       pcb板由四层组成,即基板,层压板,阻焊膜和丝网印刷。基板和层压板共同定义了基本的电气,机械和热电路板属性。


基板

      玻璃纤维fr4是用于pcb基板的最常见材料。在此,fr代表阻燃剂。由于其刚性和厚度而适合。对于柔性pcb,使用kapton或同等性能的塑料。

      pcb板的厚度取决于其应用或用途。例如,大多数sparkfun产品的厚度为1.6mm,而arduino pro产品的厚度为0.8mm。用环氧树脂等较便宜的材料制成的pcb缺乏耐久性。

      在低成本消费电子产品中发现了基板。这些具有低的热稳定性,这导致它们容易失去层压。当将烙铁长时间固定在板上时,基板也会引起冒烟,这使它们易于识别。

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图1:pcb层组成 

基于介电常数选择介电材料的非导电层。

      基板必须满足某些所需的属性,例如玻璃化转变温度(tg)。tg是热量导致材料变形或软化的点。基材可使用多种材料,例如铝或绝缘金属基材(ims)fr-1至fr-6,聚四氟乙烯(ptfe),cem-1至cem-5,g-10和g-11, rf-35,聚酰亚胺,氧化铝和pyralux和kapton等柔性基板。

     

      “总的来说,imses可以最大程度地降低热阻并更有效地传导热量。这些基板在机械上比通常用于许多应用的厚膜陶瓷和直接键合铜结构更坚固。”

层压板

      这提供了诸如热膨胀系数,拉伸强度和剪切强度以及tg之类的特性。用于层压板的常见电介质为cem-1和cem-3,fr-1,fr-4,聚四氟乙烯(特氟龙),fr-2至fr-6,cem-1至cem-5和g-10。

      铜箔是层压到板上的下一层。对于双面pcb,将铜施加到基板的两面。铜的厚度根据应用而变化。例如,与低功率应用相比,高功率应用的厚度更大。

阻焊膜

      这是铜箔顶部的一层。它可作为铜迹线的绝缘材料,以防意外接触其他导电金属。它有助于在正确的地方焊接。

它是一种保护层,可防止外部污染,并在焊盘,铜线和钻孔等表面元件之间提供所需的隔离。

丝印

      丝网印刷覆盖在阻焊层之上,用于在pcb上添加字母,数字和符号,以便于组装,并通过指示器更好地理解电路板。

pcb设计技术

      每块板对特定产品都有独特的用途。因此,必须将其设计为在分配的空间中执行该功能。设计人员使用带有特殊软件的计算机辅助设计(cad)系统在电路板上布置电路图案。可用于pcb设计的软件包括allegro pcb designer,altium designer和pcb droid。使用软件可确保设计中不包含错误,例如细小或不正确的走线或微小的钻孔。

       “ pcb设计的两种最常见的设计技术是通孔技术和表面贴装技术(smt)。在前者中,每个组件都被压入基板的微小孔中,并进行焊接以连接到板的背面。

“在smt中,每个组件的l形或j形端子直接与pcb接触。

      “ pcb上的组件通过这些方法电连接到电路。尽管smt消除了通孔技术固有的费时的钻孔过程和占用空间的连接垫,但在放置元件时仍需要格外小心。”

      ic具有与pcb相似的功能,不同之处在于ic包含更多的电路和组件,这些电路和组件通过电化学方法生长在微型硅芯片的表面上。


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图2:多层pcb 

     混合电路包含一些组件,这些组件生长在基板的表面上,而不是放置在表面上并进行焊接。它看起来像一块pcb。

pcb类型

可以通过以下几种方式对电路板进行分类:

  • 组件位置:单面,双面和嵌入式

  • 堆叠:单层和多层

  • 设计:基于模块,定制和特殊

  • 可弯曲性:刚性,挠性和刚性-挠性

  • 强度:电气强度和机械强度

  • 电气功能:高频,大功率,高密度和微波

电路板类型可用于选择最适合设计的电路板材料。

       单面pcb仅包括一层薄铜镀层的基板。将保护性焊料掩膜放置在铜层上。丝网印刷涂层可以涂在顶部以标记木板的元素。

双面pcb的基板包括金属导电层和附着在两侧(顶部和底部)的元件。

       多层pcb通过在双面pcb配置中看到的层之外增加额外的层,从而增加了pcb设计的密度和复杂性。这些允许极厚和高度复合的设计。使用的额外层是电源层,可为电路提供电源并降低电磁干扰(emi)的水平。

       刚性pcb使用坚固的刚性基板材料(例如玻璃纤维)来防止电路板扭曲。计算机中的母板是非柔性pcb的最佳示例。

       柔性pcb的基板是柔性塑料。它可以在使用过程中转动和移位,而不会损坏pcb上的电路。它可以恢复重量和空间至关重要的高级齿轮中的繁重接线,例如卫星。

刚性-柔性板由附接到柔性电路板上的刚性电路板组成。这些板可按需满足复合设计要求。

有毒材料的安全注意事项

       焊料中的烟雾可能含有铅,这是有毒的。焊料用于在pcb上进行电气连接,因此焊接操作必须在封闭的环境中进行。排入大气的烟雾必须清洁。替代电线和焊料的一种乐橙lc8app官方下载网站的解决方案是使用水溶性的导电模塑塑料。

选择pcb材料的散热注意事项

       影响pcb的两个因素是功率和热量。因此,确定每个阈值至关重要。这可以通过评估贯穿材料长度的pcb的热导率来完成。

导热系数低的pcb材料会产生热量,这对于热量密集型应用可能是一个巨大的缺点。


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图3:软硬结合板pcb 


选择pcb材料

        pcb有单面和双面两种,其中一些覆铜,而另一些则将铝用于军事和航空航天,汽车和医疗行业。对于这些特定领域,使用的材料应具有最佳性能。

       选择pcb材料的原因是它们的重量轻,质量好或具有承受高功率的能力。由于材料水平与性能水平相关,因此在选择pcb材料时,确定哪些功能需要相互比较至关重要。

       挠性板的大部分由kapton组成,kapton是一种聚酰亚胺薄膜,其耐热性,尺寸一致性和介电常数仅为3.6。kapton有三种pyralux版本:fr,非阻燃(nfr)和无胶,高性能(ap)。

       质量对于家用电子设备或工业设备的任何类型的电路板的构造都很重要。pcb等组件应在预期的使用寿命内提供出色的性能。电子设备,微波炉和其他家用设备依靠pcb技术来保持工作状态。

led照明用pcb

       led pcb板在运行时会发热。因此,led芯片安装在由铝,铜或合金混合物等金属制成的底座上,并涂有高反射表面,以实现最佳的热量管理并增加光输出。这样可以使发热组件保持凉爽,并提高其散热能力。这样可以提高led的性能和寿命。

       因此,选择用于led应用的金属芯pcb(mc-pcb)。其中包括一层薄薄的导热介电材料,其传热效率比传统的刚性pcb高得多。fr-4材料包括一个热镀铝层,可以有效地散热。鉴于mc-pcb材料是为更高的功率而开发的。

未来

       深圳小铭打样smt贴片加工:电子产品的小型化继续推动pcb制造向电子功能增强的更小,更密集的电路板发展。进步包括3d模制塑料板和ic芯片使用的增加。这些进步将使pcb的制造在未来数年保持活跃。

       计划设计良好的层堆叠既可以使电磁辐射最小化,又可以防止电路受到外部噪声源的干扰。它还可以减少信号串扰和阻抗失配问题。现代电子设备的发展要求pcb具有新的功能,例如轻巧,小型化,更好的功能和可靠性,高速和更长的寿命。

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