Elektronik söz konusu olduğunda, PCB'ler her şeyin sorunsuz bir şekilde birlikte çalışmasını sağlayan isimsiz kahramanlardır. Bir şehrin her yerini birbirine bağlayan yollar gibidirler, sinyallerin gitmeleri gereken yere gitmesine izin vermek. Tıpkı trafiği kaldırabilecek güvenilir malzemelerden yapılmış yollar istediğiniz gibi, PCB'lerinizin dayanıklı olmasını istiyorsunuz. Seçtiğiniz PCB malzemesi önemlidir. Cihazınızın günlük kullanımda ne kadar iyi performans göstereceğini ve dayanacağını belirler. neyse ki, çok çeşitli malzemeler hizmetinizdedir, özel tasarım performansı ihtiyaçlarınızı karşılar. Bu kılavuz size seçebileceğiniz ana PCB malzemelerini ve her birini benzersiz kılan şeyleri anlatacaktır.. O halde hadi konuya geçelim!
Devre Kartları Nelerden Yapılmıştır??
Bu bölümde, esas olarak PCB'yi oluşturan temel katmanları ve bunların kullandıkları malzemeleri tanıtıyoruz:
- Alt tabaka katmanı
NS PCB alt tabaka katmanı bir evin temeli gibidir – baskılı devre kartındaki her şeyin üzerine inşa edildiği temeldir. Genelde, bu katman fiberglastan yapılmıştır, PCB'lere imza sertliğini veren. Ancak fiberglas oradaki tek malzeme değil.
Substratlar epoksiler kullanılarak da oluşturulabilir, CEM-1, G-11, yalıtımlı metal, FR-1, veya poliimid. Her malzemenin, mühendislerin PCB'nin ne kadar ısıyı kaldırabileceği veya dielektrik sabiti gibi şeylere bağlı olarak seçeceği kendi özellikleri vardır.. Ama tüm seçeneklerin dışında, FR-4 açık ara en popüler olanıdır.
- İletken katman
Alt tabaka katmanı baskılı devre kartının temeli ise, iletken katmanı her şeyin çalışmasını sağlayan kablo sistemi olarak düşünebilirsiniz. Bu, devre boyunca sinyal ve güç ileten ince bakır izlerinden oluşan katmandır..
Bakır, mükemmel bir iletken olması ve gümüş veya altın gibi diğer seçeneklere göre daha uygun fiyatlı olması nedeniyle iletken katman için tercih edilen malzeme haline gelmiştir.. Elbette, bu malzemeler biraz daha iletken, ancak çoğu uygulamada bakır işi halleder.
iletken PCB üzerindeki izler elektriği tüm farklı bileşenlere taşıyan küçük bakır otoyollar gibidir. Bu izlerin düzeni ve tasarımı, sinyallerin hızlı ve verimli bir şekilde iletilmesini sağlamak açısından son derece önemlidir..
- Lehim maskesi katmanı
Lehim maskesi katmanı, ince plastik benzeri bir kaplama, bakır rayların üzerine yerleştirilir Baskılı devre kartı. Bu katman, PCB monte edilirken lehimin yakındaki bakır yollar arasında köprü kurmasını önleyen bir yalıtkan görevi görür.. Bu nedenle lehim maskesi, istenmeyen elektrik bağlantılarının oluşmasını önlemede önemli bir rol oynar.. Yalnızca amaçlanan lehim noktalarını açığa çıkararak, Lehim maskesi, doğru bağlantıları yapması ve kısa devreleri önlemesi için lehime rehberlik eder. Ve aslında uygulama yöntemine bağlı olarak lehim maskesi için kullanılan birkaç farklı malzeme vardır., onlar epoksi sıvıdır, sıkıcı film, ve sıvı fotoğrafla görüntülenebilir.
- Serigrafi katmanı
NS baskılı devre kartı üzerindeki serigrafi katmanı elektroniği inşa etmek için bir yol haritası gibidir. Bu epoksi mürekkep son aşamalarda PCB'nin üzerine basılıyor. Yararlı etiketler ve işaretlerle her bir bileşenin nereye yerleştirilmesi gerektiğini gösterir. Etiketlemenin ötesinde, serigrafi ayrıca üreticinin önemli uyarılarını veya logolarını da gösterir. Beyaz mürekkeple basılan tüm bu küçük semboller ve kodlar, inşaat ve hata ayıklama için çok önemli rehberlik sağlar.
Yaygın PCB Malzemesi Türleri
- FR-4 (Alev geciktirici 4)
FR-4, uygun fiyatlı fiyatlandırmanın optimum kombinasyonu nedeniyle baskılı devre kartları için baskın malzeme haline geldi, güvenilir performans, ve üretim kolaylığı. Epoksi reçine ile emprenye edilmiş ve alev geciktirici malzeme ile güçlendirilmiş dokuma fiberglas kumaştan oluşur.. FR-4 baskılı devre kartları Yüksek ve düşük sıcaklıklarda işlevsel olarak kararlı kalırken etkili elektriksel izolasyon ve yapısal sağlamlık sağlar. Bu çok yönlülük, FR-4'ü tüketici elektroniği de dahil olmak üzere çeşitli ürünlerdeki PCB'ler için uygun bir seçim haline getiriyor, telekomünikasyon cihazları, ve endüstriyel makineler.
- CEM-3
FR-4 gibi, CEM-3, epoksi reçineye batırılmış dokuma cam elyaflardan yapılmıştır. Bu, ona FR-4 ile aynı arzu edilen özelliklerin çoğunu verir: mükemmel elektrik yalıtımı, mekanik dayanım, ve termal stabilite. Ancak CEM-3 biraz daha uygun fiyatlı olmasıyla öne çıkıyor. İçin devre tasarımları performansın mutlak zirvesine ihtiyaç duymayan, maliyet bilincine sahip mühendisler genellikle daha pahalı olan FR-4 yerine CEM-3'e ulaşır. Saygıdeğer FR-4, gelişmiş uygulamalarda hâlâ üstünlüğünü sürdürürken, CEM-3 daha günlük PCB ihtiyaçları için cazip bir seçenek sunuyor. Yetenek dengesi ve makul fiyat noktası, CEM-3'ü her türlü elektronik için güvenilir bir arka uç malzemesi haline getiriyor.
- poliimid
Poliimid, zorlu ortamlardaki baskılı devre kartları için ideal, çok yönlü bir polimerik malzemedir. Poliimidin eşsiz termal kararlılığı, mekanik esneklik, ve kimyasallara karşı dayanıklılık, yoğun zorlu operasyonel ortamlara maruz kaldığında bile bütünlüğünü ve işlevselliğini korumasını sağlar. Aşırı ısı ve yakıcı maddeler birçok malzemenin sağlamlığını tehlikeye atarken, poliimid özelliklerini korur ve güvenilir performans göstermeye devam eder.
Bu olağanüstü termal ve kimyasal dayanıklılık, yapısal esneklikle eşleştirilmiş, poliimidi birçok endüstrideki kritik görev elektronikleri için çok uygun hale getirir, havacılık dahil, otomotiv, ve askeri.
- teflon (PTFE)
Bu malzeme sinyal kaybını en aza indiren olağanüstü elektriksel nitelikler sunar, radar ve uydu frekanslarında bile. PTFE'nin yıldız çekicilikleri düşük dielektrik sabiti ve kayıp tanjantı, sinyal bozulmasını ve bozulmasını sınırlayan. Ayrıca yüksek camsı geçiş sıcaklığı sayesinde olağanüstü termal stabiliteye sahiptir.. Teflon PCB'ler aşırı ısıya maruz kaldıklarında bile yapılarını ve performans bütünlüklerini korurlar. Üstüne üstlük, Bu PCB malzemesi mükemmel kimyasal direnç sergiliyor, diğer plastiklere zarar verebilecek sert kimyasallardan bile uzak duruyoruz.
- Metal Çekirdek PCB Malzemesi
Metal Çekirdekler, adından da anlaşılacağı gibi, metal bir çekirdeğe sahip olmak, tipik olarak alüminyum, daha iyi ısı dağılımı sağlamak için. Bileşenler aşırı ısındığında bir ton alışırlar. Yüksek güçlü LED ışıklardan bahsediyoruz, güç dönüştürücüler, otomotiv elektroniği – yanan ısıyı dışarı çıkaran herhangi bir şey. Bir dahaki sefere her şeyin korkutucu derecede ısındığı elektronikler inşa ederken, metal çekirdek panoları arkanı kolladım! Entegre metal çekirdek, ısının sıcaklığa duyarlı bileşenlerden uzaklaştırılmasını kolaylaştırır, böylece aşırı ısınma koşulları önlenir ve tutarlı performans teşvik edilir.
- Rogers Malzemesi
Rogers Corporation lider PCB malzeme tedarikçisi olarak öne çıkıyor, Zorlu uygulamalar için yüksek performanslı ürünler sunuyoruz. Popüler RO4000 ve RO3000 serileri yüksek frekanslara uygundur, Yüksek sıcaklık, ve yüksek güvenilirlik ihtiyaçları. Rogers malzemeleri, radar sistemleri gibi ürünler için gerekli olan özel özellikleri sağlar, sondaj ekipmanı, ve performansın kritik olduğu havacılık ve uzay aviyonikleri. Şirket içi R ile&D ve imalat, Rogers, kritik görev kartları için kalite odaklı üreticilerin güvendiği birinci sınıf PCB malzemeleri üretiyor. Yoğun koşullar altında devrelerin kusursuz çalışması gerektiğinde, Rogers teslim ediyor.
Aşağıda bu PCB malzemelerini farklı yönlerden karşılaştıran bir tablo bulunmaktadır.:
| Malzeme | FR4 | CEM-3 | teflon | Roger'lar | Metal | poliimid |
| Dielektrik sabiti | ~4.4 | ~4.5 – 4.9 | ~2.1 | ~2.5 – 10.2 | Değişken | ~3.4 – 3.5 |
| Termal kararlılık | İyi | Ilıman | Harika | Harika | Değişken | İyi |
| Frekans aralığı | GHz aralığına kadar | GHz aralığına kadar | GHz aralığına kadar | Mikrodalga & RF | Cilt ile sınırlıdır | GHz aralığı |
| kayıp tanjantı | Düşük | Ilıman | Çok düşük | Düşük | Düşük | Düşük |
| Maliyet | Düşük | Düşük | Yüksek | Yüksek | Orta ila Yüksek | Ilıman |
| Mekanik Esnek | Sınırlı | Sınırlı | İyi | Sınırlı | Sınırlı | Harika |
| İşleme | Standart | Standart | Uzmanlaşmış | Uzmanlaşmış | Sınırlı | Standart |
PCB Malzemesini Seçerken Dikkat Edilmesi Gereken Faktörler
Bir malzeme seçerken birçok husus değerlendirilmelidir. baskılı devre kartı üretimi:
Elektriksel Performans
- Dielektrik sabiti (dk): Bu, sinyal yayılma hızını ve empedans kontrolünü etkiler. Daha yüksek Dk değerleri daha yavaş sinyal hızlarına yol açabilir.
- Dağılma Faktörü (Df): Sinyal kayıplarını ve güç verimliliğini etkiler. Yüksek frekanslı uygulamalar için daha düşük Df değerleri tercih edilir.
Mekanik Dayanım
- Gerilme direnci: PCB'nin deformasyon veya kırılma olmadan mekanik strese dayanma yeteneğini belirler.
- Bükülme mukavemeti: Esnek veya sert esnek PCB'ler, bükülmeye ve esnemeye karşı dirençlerini gösteren.
Termal Özellikler
- Termal iletkenlik: Yoğun güç kullanan bileşenlerde ısı dağıtımı için çok önemlidir. Yüksek termal iletkenlik, ısının daha verimli bir şekilde dağıtılmasına yardımcı olur.
- Termal Genleşme katsayısı (Fildişi): PCB ile CTE bileşeni arasındaki uyumsuzluk, termal döngü nedeniyle güvenilirlik sorunlarına neden olabilir.
Yanıcılık ve Alev Direnci
- UL Derecelendirmesi: NS 94 derecelendirmeler malzemeleri yanıcılık ve kendi kendine sönme özelliklerine göre sınıflandırır. V-0 V-2'ye göre aleve daha dayanıklıdır, Örneğin.
Maliyet Hususları
- PCB malzeme maliyetleri önemli ölçüde değişebilir. PTFE gibi yüksek performanslı malzemeler (teflon) FR-4'ten daha pahalı olma eğilimindedir, yaygın bir epoksi bazlı malzeme.
üretilebilirlik
- Montaj süreçlerine uyumluluk: Bazı malzemeler, üretim maliyetlerini etkileyebilecek özel ekipman veya işleme yöntemleri gerektirebilir.
- Delinebilirlik ve işlenebilirlik: Üretim sürecinde malzemelerin işlenmesi kolay olmalıdır.
Çevresel hususlar
- RoHS Uyumluluğu: Seçilen baskılı devre kartı malzemesinin geçerli çevre standartlarını karşıladığını doğrulayın, RoHS gereksinimleri gibi, bazı toksik maddeleri kısıtlayan.
- Geri dönüşüm ve imha: PCB'nin yaşam döngüsünden sonra malzemenin geri dönüşüm ve imha kolaylığını göz önünde bulundurun.
Sinyal Bütünlüğü ve Frekansı
- Yüksek frekanslı uygulamalar: Farklı malzemeler yüksek frekanslarda değişen sinyal kaybı özellikleri sergiler. Gelişmiş sinyal bütünlüğü için düşük kayıplı tanjantlı bir malzeme seçin.
Alt çizgi
Baskılı devre kartınız için doğru malzemeyi seçmek çok önemlidir. Devre kartınızın ne kadar iyi çalıştığını gerçekten etkileyebilir, ne kadar dayanır, ve inşa etmenin maliyeti ne kadar. Gibi şeyleri göz önünde bulundurmalısınız: bu şey elektriği iyi iletebilir mi? Peki ısı nasıl – bunu etkili bir şekilde dağıtıyor mu? Zamanla fiziksel olarak dayanacak mı?? Burada söz konusu olan kimyasallara veya koşullara maruz kalmayı kaldırabilir mi?? Uygulamaya bağlı olarak, çevresel faktörleri de düşünmeniz gerekebilir. Her PCB malzemesinin güçlü yönlerini ve sınırlamalarını anlayarak, mühendisler belirli proje hedefleri için en uygun olanı seçebilirler. PCB malzemesi seçiminde yardıma ihtiyacınız varsa, yardım istemeyi dene MOKO Teknolojisi.
