Każdemu producentowi zależy na niezawodności urządzenie elektronicznego. W tym przypadku odpowiednie przygotowanie i dobór materiałów, dopasowanie elementów składowych i ich połączenie w trakcie produkcji ma fenomenalne znaczenie dla późniejszego działania układu elektronicznego. Bardzo ważnym elementem jest tutaj laminat FR4 a także inne rodzaje laminatu bazowego, które trzeba odpowiednio dobrać do obwodu.
Laminat PCB - co wykorzystujemy do rozmaitych urządzeń elektronicznych?
Obecnie do produkcji obwodów PCB wykorzystuje się przede wszystkim produkty wykonane z kilku różnych materiałów. Laminat to pokryte jedno- lub obustronnie folią miedzianą podłoże. Warstwa miedzi jest rozciągnięta na podłożu: szklano-epoksydowym, oznaczonym symbolem FR4, aluminiowym MCPCB, teflonowym i ceramicznym. Decyzję o tym, jaki laminat wybrać należy uzależnić od sposobu wykorzystania docelowego urządzenia, warunków pracy elektroniki. Produkty w zależności od podłoża, na którym rozciągnięta zostaje warstwa miedzi, może mieć inne parametry techniczne. To materiał podstawowy warunkuje, czy dany laminat można potem wykorzystać w konkretnym urządzeniu. Wyróżnia się laminat podstawowy, temperaturowy, absorbujący wilgoć oraz elektryczny.
Parametry laminatów a obrobiony materiał
Laminaty PCB tworzą bardzo szeroką grupę produktów, które różnią się parametrami:
-
grubością dielektryka oraz folii miedzianych, co przekłada się m.in. na odporność mechaniczną, spasowanie z obudową, obciążalność prądową
-
klasą CTI – decydującą o odporności na przebicia w środowisku wilgotnym;
-
klasą niepalności (UL).
Do tego trzeba uwzględnić:
-
temperaturowe parametry laminatów,
-
absorpcję wilgoci przez laminaty,
-
parametry elektryczne laminatów (w tym stała dielektryczna Dk, stratność Df, odporność dielektryka na przebicie).
Typy laminatów
Bazowym elementem konstrukcyjnym wykorzystywanym przy produkcji laminatu jest aluminium lub FR4. Materiały te różnią się znacząco między sobą. Uwzględnienie tych różnic jest konieczne w procesie decyzyjnym.
Obwody z rdzeniem aluminiowym
Właściwe odpowiedzenie ciepła wydzielanego w półprzewodnikowych elementach wysokiej mocywrzy coraz bardziej złożonych konstrukcjach i coraz bardziej upakowanych na obwodach drukowanych elementów stanowi poważne wyzwanie. Dlatego chcąc ograniczyć koszty wytwarzania tych urządzeń, a także rozmiar i wagę produktu, stosuje się laminaty na izolowanym podłożu metalowym IMS w postaci aluminiowego rdzenia określanych jako MCPCB.
Obwody FR4
Laminat FR4 stosuje się do montażu układów pracujących z częstotliwościami do 0,5 GHz. Można złożyć jednak zamówienie na laminat FR4 o lepszych parametrach częstotliwościowych. Na przykład do pracy w zakresie mikrofal wykorzystuje się w laminacie dielektryki ceramiczne lub teflonowych. W porównaniu to tradycyjnego laminatu FR4 cechuje je bardzo wysoka temperatura Tg rzędu 280°C. Dla porównania obwody MCPCB stosuje się przy urządzeniach o bardzo wysokiej mocy takich jak lampy oświetleniowe. Z laminatu aluminiowego korzysta więc np. przemysł motoryzacyjny, a także ruch drogowy (sygnalizatory świetlne).
Za każdym razem wybór laminatu musi być więc podyktowany zakładanymi warunkami pracy. Duże znaczenie ma typ projektowanego urządzenia. Nie bez wpływu na decyzję pozostaje także czynnik ekonomiczny i dążenie do ograniczenia kosztów produkcji. Nie zawsze jednak ten ostatni aspekt powinien mieć kluczowe znaczenie, ponieważ zastosowanie zbyt słabych materiałów może mieć negatywny wpływ na niezawodność oraz żywotność urządzenia.
undefined
