Udhëzues për Përzgjedhjen e Materialit të PCB-së

Pjesa më e rëndësishme e elektronikës është pllaka e qarkut të shtypur (PCB). Nga ana tjetër, akronimi ka përfshirë edhe pllakat e telave të shtypura dhe kartat e telave të shtypura, të cilat janë në thelb e njëjta gjë. Për shkak të rolit vendimtar të këtyre pllakave në gjithçka, nga kompjuterët te kalkulatorët, përzgjedhja e materialit të pllakave PCB duhet të bëhet me kujdes dhe njohuri për nevojat elektrike të një pajisjeje të caktuar.

Përpara zhvillimit të PCB-së, materialet e pllakave të qarkut ishin kryesisht të mbuluara nga fole telash të ngatërruar dhe mbivendosës që mund të dështonin lehtësisht në disa pika. Ato gjithashtu mund të bënin qark të shkurtër sapo të plakeshin dhe disa tela fillonin të çaheshin. Siç mund të pritej, procesi manual që përfshinte instalimet elektrike të këtyre pllakave të hershme ishte konfuz dhe i mundimshëm.

Ndërsa një larmi gjithnjë e në rritje e komponentëve elektronikë të përditshëm filluan të mbështeteshin në tabelat e qarkut, gara filloi për të zhvilluar alternativa më të thjeshta dhe më kompakte, dhe kjo çoi në zhvillimin e materialit, PCB. Me materialet PCB, qarqet mund të lidhen midis një mori komponentësh të ndryshëm. Metali që lehtëson transferimin e rrymës midis tabelës dhe çdo komponenti të bashkangjitur njihet si kallaj, i cili gjithashtu shërben për një qëllim të dyfishtë me cilësitë e tij ngjitëse.

Përbërja e Materialit PCB

Përbërja e një PCB-je në përgjithësi përbëhet nga katër shtresa, të cilat laminohen me nxehtësi së bashku në një shtresë të vetme. Materiali i përdorur në PCB përfshin shtresat e mëposhtme nga lart poshtë:

• Ekran mëndafshi

• Maskë saldimi

• Bakri

• Nënshtresa

E fundit nga këto shtresa, substrati, është bërë nga fibra qelqi dhe njihet edhe si FR4, me shkronjat FR që qëndrojnë për "rezistent ndaj zjarrit". Kjo shtresë substrati siguron një bazë të fortë për PCB-të, megjithëse trashësia mund të ndryshojë në varësi të përdorimeve të një pllake të caktuar.

Në treg ekziston edhe një gamë më e lirë pllakash që nuk përdorin të njëjtat materiale PCB të lartpërmendura, por përbëhen nga fenolike ose epoksi. Për shkak të ndjeshmërisë termike të këtyre pllakave, ato kanë tendencë të humbasin lehtësisht petëzimin e tyre. Këto pllaka më të lira shpesh identifikohen lehtë nga aroma që lëshojnë kur bashkohen me kallaj.

Shtresa e dytë e një PCB-je është bakri, i cili është i laminuar mbi substrat me një përzierje nxehtësie dhe ngjitësi. Shtresa e bakrit është e hollë dhe në disa pllaka ka dy shtresa të tilla - një sipër dhe një poshtë substratit. PCB-të me vetëm një shtresë të vetme bakri kanë tendencë të përdoren për pajisje elektronike më të lira.

Laminati i veshur me bakër (CCL) i përdorur masivisht mund të klasifikohet në kategori të ndryshme sipas standardeve të ndryshme të klasifikimit, duke përfshirë materialin përforcues, ngjitësin e rrëshirës së përdorur, ndezshmërinë dhe performancën e CCL.

Sipër maskës së gjelbër të saldimit është shtresa e serigrafisë, e cila shton shkronja dhe tregues numerikë që e bëjnë një PCB të lexueshëm për programuesit e teknologjisë. Kjo, nga ana tjetër, ua lehtëson montuesve të elektronikës vendosjen e çdo PCB në vendin e duhur dhe në drejtimin e duhur në secilin komponent. Shtresa e serigrafisë është zakonisht e bardhë, megjithëse ndonjëherë përdoren edhe ngjyra të tilla si e kuqja, e verdha, gri dhe e zeza.

Kushtet Teknike të Shtresës PCB

Së bashku me një kuptim se si shtresohet PCB-ja, është gjithashtu e rëndësishme të njihen termat teknikë të mëposhtëm që shoqërojnë përdorimin e PCB-ve:

• Unazë unazore. Unaza prej bakri që rrethon vrimat në një PCB.

• DRC. Një akronim për kontrollin e rregullave të dizajnit. Në thelb, DRC është një praktikë me anë të së cilës dizajni i një PCB-je kontrollohet për funksionalitetin e tij. Detajet që kontrollohen përfshijnë gjerësinë e gjurmëve dhe vrimat e shpimit.

• Goditja e shpimit. Përdoret për të përshkruar të gjitha vrimat në një PCB, qofshin të sakta apo të gabuara. Në disa raste, një vrimë mund të jetë paksa e pasaktë për shkak të pajisjeve të shpimit të mpirë të përdorura gjatë prodhimit.

• Gishti. Metali i ekspozuar përgjatë skajit të pllakës që shërben si pika lidhëse midis dy PCB-ve. Gishtat gjenden më shpesh në videolojërat e vjetra dhe kartat e memories.

• Pjesë të mausit. Një pjesë e pllakës që është shpuar tepër deri në atë pikë sa kërcënon integritetin strukturor të një PCB-je.

• Jastëk. Një zonë metalike e ekspozuar në një PCB, mbi të cilën zakonisht aplikohet një copë e salduar.

• Panel. Një qark i madh që përbëhet nga qarqe më të vogla, të cilat përfundimisht ndahen për përdorim individual. Arsyeja për këtë praktikë është eliminimi i vështirësisë që hasin përdoruesit kur bëhet fjalë për trajtimin e qarqeve më të vogla.

• Shabllon me ngjitës. Një shabllon metalik në një dërrasë, mbi të cilin vendoset ngjitës për saldim.

• Plani. Një seksion më i madh bakri i ekspozuar në një PCB, i cili është i shënuar me kufij, por i mungon një shteg.

• Vrimë e veshur me pllakë. Një vrimë që kalon drejt përmes një PCB-je, zakonisht me qëllim lidhjen e një komponenti tjetër. Vrima është e veshur me pllakë dhe zakonisht ka një unazë unazore.

• Hapësirë. Çdo vrimë që nuk është rrethore. PCB-të me hapje shpesh kanë çmim të lartë për shkak të kostove të prodhimit të krijimit të vrimave me formë të çuditshme në një qark. Hapjet zakonisht nuk janë të veshura me krom.

• Montim sipërfaqësor. Një metodë ku komponentët e jashtëm montohen direkt në pllakë pa përdorimin e vrimave tejpërtej.

• Gjurmim. Një linjë e vazhdueshme bakri përgjatë një PCB-je.

• V-score. Një vend ku pllaka është prerë pjesërisht. Kjo mund ta bëjë një PCB të prekshëm ndaj këputjes.

• Via. Një vrimë përmes së cilës kalojnë sinjalet midis shtresave. Viat shihen në versionet me dhe pa tendë. Versionet me tendë janë të mbuluara me maskë mbrojtëse për saldim, ndërsa viat pa tendë përdoren për lidhjet e lidhësve.

Numri që i paraprin një shtrese i referohet numrit të saktë të shtresave përçuese, qoftë një shtresë drejtimi apo një shtresë e rrafshët — dy llojet e shtresave. Shtresat kanë tendencë të kenë numrin 1, ose cilindo nga katër numrat çift të ardhshëm: 2, 4, 6, 8. Pllakat e shtresave ndonjëherë kanë numra tek, por këto janë të rralla dhe nuk do të bënin ndonjë ndryshim. Për shembull, materiali PCB në një pllakë me 5 ose 6 shtresa do të ishte praktikisht identik.

Dy llojet e shtresave kanë funksione të ndryshme. Shtresat e drejtimit kanë pista. Shtresat e rrafshëta shërbejnë si lidhës të energjisë dhe kanë plane bakri. Shtresat e rrafshëta gjithashtu kanë ishuj që përcaktojnë qëllimin e sinjalizimit të një pllake, qoftë 3.3 V apo 5 V.

FR4 është emri i koduar për fletët e laminuara me epoksi të përforcuara me xham. Për shkak të forcës së saj, si dhe aftësisë së saj për t'i bërë ballë lagështirës dhe zjarrit, FR4 është një nga materialet më të njohura të PCB-së.

Konsiderata shtesë për dizajnin e PCB-së

Një shifër si 1.6 mm përdoret për të treguar trashësinë e një pllake me shtresa. Në pllakat me 4 shtresa, 1.6 mm është masa standarde. Trashësia është diçka që duhet të merret në konsideratë kur zgjidhni pllaka për një pajisje. Pllakat me trashësi më të madhe, për shembull, do të ofrojnë më shumë mbështetje kur duhet të mbështeten objekte të rënda lidhëse.

Niveli standard i trashësisë së bakrit në shtresat e sheshta është 35 mikronë. Nga ana tjetër, trashësia e bakrit ndonjëherë tregohet në ons ose gramë. Është më mirë të zgjidhni trashësi bakri më të lartë se normale në dërrasat që mbështesin shumë aplikime.

Binarët nuk kanë për qëllim të transferojnë energji, por kjo ndonjëherë mund të ndodhë kur sinjalet nuk i trajtojnë siç duhet frekuencat. Nëse problemi nuk mbahet nën kontroll, binarët mund të humbasin sasi të mëdha energjie. Për të transferuar sa më shumë energji të jetë e mundur nga njëra anë e një bine në tjetrën, paraqitja e binarit duhet të marrë parasysh ekuacionet e transmetimit.

Në përgjithësi, dy inç është distanca e duhur e gjurmës në pllakat e shtresave që përbëhen nga materiali PCB FR4 i gjurmuar me bakër, me kusht që koha e sinjalit të jetë një nanosekondë. Megjithatë, duhet të merrni parasysh edhe efektet e linjës së transmetimit për gjatësi të larta gjurmësh, veçanërisht nëse integriteti i sinjalit është thelbësor. Interneti është plot me programe dhe fletëllogaritëse që janë të dizajnuara për të ndihmuar njerëzit të bëjnë llogaritjet e duhura të impedancës për pllaka specifike shtresash.

Në shumicën e pllakave, vrimat janë bosh dhe zakonisht mund të shihni përmes tyre. Megjithatë, ekzistojnë rrethana të ndryshme në të cilat vrimat mund të mbushen. Për fillestarët, është e nevojshme që vrimat të mbushen kur bëhet fjalë për formimin e barrierave mbrojtëse nga pluhuri dhe papastërtitë e tjera. Së dyti, vrimat mund të mbushen për të rritur kapacitetin mbajtës të rrymës, në të cilin rast mund të përdoren materiale përçuese. Një arsye tjetër pse vrimat mund të mbushen është për të niveluar një pllakë.

Viat zakonisht mbushen me copa të rrjetit sferik (BGA). Nëse ndodh kontakt midis një kuni BGA dhe një shtrese të brendshme, materiali i bashkimit mund të rrëshqasë përmes viatës dhe të kalojë në një shtresë tjetër. Prandaj, viat mbushen për të siguruar që materiali i bashkimit të mos rrjedhë në një shtresë tjetër dhe që integriteti i kontakteve të ruhet siç është menduar.

Një nga ngjarjet më problematike në një pllakë shtresash është kur një kontakt prishet dhe shkëputet në një pikë të caktuar përgjatë pllakës. Sa më shpesh të ndodhë kjo, aq më shpejt ajo pjesë e pllakës ka gjasa të prishet plotësisht. Përdoruesi mesatar i elektronikës shtëpiake do ta përjetojë këtë problem kur një nga butonat në një kalkulator ndalon së punuari. Çdo buton shtyp një pjesë të caktuar të një pllake shtresash, dhe kur një pikë defektohet, butoni që korrespondon me atë pikë nuk mund të dërgojë sinjalin e tij.

Një mënyrë tjetër se si kontaktet mund të fshihen në vende të caktuara është kur një vend i dytë për kartë vendoset në një pllakën amë. Nëse karta trajtohet keq, një nga pikat përgjatë kartës mund të dëmtohet dhe të mos funksionojë më tej. Mënyra më e mirë për të mbrojtur sipërfaqet e pllakës që bien në kontakt me njëra-tjetrën është përdorimi i një shtrese ari, e cila shërben si një barrierë që i jep jetëgjatësi. Megjithatë, ari mund të jetë i kushtueshëm dhe përdorimi i tij në pllaka shton një hap tjetër në procesin e prodhimit të PCB-së.

Maska e bashkimit PCB

Ngjyra me të cilën shumica e njerëzve janë të njohur kur bëhet fjalë për pllakat amë është jeshile, ngjyra e maskës së saldimit. Edhe pse jo aq e zakonshme, maska ​​e saldimit ndonjëherë shfaqet edhe në ngjyra të tjera, si e kuqja ose bluja. Masa e saldimit njihet edhe me akronimin LPISM, që qëndron për maskën e saldimit të lëngshëm me foto të imazhueshme. Qëllimi i maskës së saldimit është të parandalojë rrjedhjen e masës së saldimit të lëngshëm. Në vitet e fundit, rastet e kësaj janë bërë më të zakonshme për shkak të mungesës së maskës së saldimit. Megjithatë, sipas shumicës së rrëfimeve, përdoruesit në përgjithësi preferojnë pllakat që kanë maskë saldimi sesa pllakat që nuk e kanë.

Pasi maska ​​e saldimit të jetë aplikuar në PCB, PCB i nënshtrohet saldimit të shkrirë. Ndërsa ndodh ky proces, sipërfaqet e ekspozuara të bakrit saldohen. E gjitha kjo është pjesë e një procesi të njohur si nivelim i saldimit me ajër të nxehtë (HASL). Ndërsa çipat SMD saldohen, pllaka nxehet deri në pikën ku saldimi merr një formë të shkrirë dhe përbërësit vendosen në vendin e tyre të duhur. Ndërsa saldimi thahet, përbërësit gjithashtu saldohen. HASL zakonisht përfshin plumbin si një nga përbërësit në saldues, megjithëse ekzistojnë edhe opsione pa plumb.

Hapësira e gjerësisë së binarit tregohet me një vizë. Për shembull, kur shihni figurën 6/6 mil, kjo do të specifikonte 6 mil si gjerësinë minimale të binarit, si dhe hapësirën minimale të binarit. Prandaj, të gjitha hapësirat në pllakën në fjalë duhet të përmbushin ose të tejkalojnë 6 mil. Për ata që nuk janë të njohur, njësitë e mil përdoren për të përcaktuar distancat në materialet e PCB-së. Gjerësia dhe hapësira janë veçanërisht të rëndësishme kur bëhet fjalë për pllakën që është projektuar për të përballuar sasi të larta rryme.

Kur një pllakë PCB është me shumë shtresa, pista të ndryshme nuk mund të shqyrtohen vizualisht për aksesueshmërinë e tyre. Prandaj, kryhet një test që vendos sonda në fund të pistave për të verifikuar nëse të gjitha sinjalet janë të arritshme. Testi kryhet me aplikime voltazhi nga njëri skaj. Nëse këto tensione kapen nga ana tjetër, pistat konsiderohen se janë në gjendje pune. Ndërsa testi nuk është gjithmonë thelbësor në pllakat me vetëm një ose dy shtresa, ai rekomandohet nëse vërtet ju intereson cilësia.

Viat që lidhin shtresat e brendshme dhe të jashtme njihen si via të verbëra. Emri rrjedh nga fakti se, për shkak se via të tilla mund të dallohen vetëm nga njëra anë, viat që lidhin dy ose më shumë shtresa të brendshme njihen si via të varrosura, të cilat nuk mund të dallohen nga jashtë në asnjërën anë. Në dërrasat që përmbajnë via të verbëra dhe të varrosura, shpesh përdoret mbushje via. Kjo e mban sipërfaqen e jashtme më të sigurt dhe ndihmon në uljen e mundësisë që kallaji të rrëshqasë dhe të depërtojë në viat e brendshme.

Përzgjedhjet e materialeve që ndikojnë në kosto

PCB zakonisht kushton më shumë kur përmban karakteristika të tilla si pllaka ari, via të verbëra ose të varrosura, ose mbushje via. Po kështu, PCB me hapësirë ​​vijash/gjerësie nën 6 mil gjithashtu tenton të kushtojë më shumë. Arsyeja për këto çmime më të larta është procesi alternativ që shkon në prodhimin e pllakave të pazakonta PCB. Në të njëjtën mënyrë, prodhime të caktuara të PCB-ve rezultojnë të mos jenë aq fitimprurëse ose të suksesshme kur paraqiten mil-e të ulëta ose via të brendshme, dhe çmimi më i lartë është vendosur për të kompensuar humbjet. Ekzistojnë prodhues që prodhojnë PCB me matje vijash/gjerësie deri në 3 mil, por kjo në përgjithësi nuk rekomandohet përveç nëse është opsioni juaj i vetëm për një komponent të caktuar.

Ndikimi i energjisë dhe nxehtësisë në përzgjedhjen e materialit të PCB-së

Nga të gjithë faktorët që ndikojnë te PCB-të, dy nga më intensivët janë fuqia dhe nxehtësia. Prandaj, është thelbësore të përcaktohen pragjet për secilin, gjë që mund të bëhet duke vlerësuar përçueshmërinë termike të një PCB-je. Kjo përcakton se si fuqia në vat shndërrohet në temperaturë përmes gjatësisë së materialit. Megjithatë, nuk ka vlera të përcaktuara në të gjithë industrinë për përçueshmërinë termike.

Për shembull, Rogers Corp. ofron një material PCB, RT/duroid 5880, që përdoret shpesh në elektronikën elektronike dhe komunikimet. Konstanta dielektrike e këtij materiali është e ulët, pasi është një material kompozit që përmban elementë qelqi mikrofibrozë. Këto mikrofibra shërbejnë për të rritur fortësinë e fibrës në material.

Për shkak të kësaj konstante dielektrike të ulët, PCB është ideale për aplikimet që përdorin frekuenca të larta. Megjithatë, për shkak të përçueshmërisë së ulët termike të materialit, ai mund të nxehet lehtë, gjë që mund të jetë një pengesë e madhe në aplikimet që kërkojnë shumë nxehtësi.

Materialet PCB dhe Zbatimet në Industri

Për aplikime në industrinë ushtarake dhe atë të hapësirës ajrore, automobilistike dhe mjekësore, PCB-të prodhohen në variante me një ose dy anë, disa prej të cilave janë të veshura me bakër dhe të tjera që përdorin alumin. Në secilën prej këtyre industrive, materiali përdoret për performancë maksimale në fusha specifike. Si të tilla, materialet PCB zgjidhen për shkak të cilësisë së tyre të lehtë në industri të caktuara ose për aftësinë e tyre për të përballuar sasi të larta fuqie në të tjera. Si të tilla, kur merren parasysh aftësitë e performancës, është thelbësore të përcaktohet se cilat funksione duhet të krahasohen me njëra-tjetrën kur zgjidhen materialet PCB, pasi nivelet e materialeve korrespondojnë me nivelet e performancës.

Borde fleksibël dhe të ngurtë-fleksibël

Vitet e fundit, pllakat fleksibël dhe të ngurtë-fleksibël janë bërë gjithnjë e më popullore për shkak të opsioneve që ofrojnë në një sërë përdorimesh. Në thelb, ato mund të përkulen, të palosen dhe madje të mbështillen rreth objekteve, kështu që mund të përdoren për të arritur aplikime që nuk do të ishin kurrë të mundura me pllakat e qarqeve të sheshta. Për shembull, një tabelë fleksibël mund të përdoret për një pajisje që do të kërkonte që një tabelë të paloset në një kënd dhe prapë të mbajë rrymë nga njëri skaj në tjetrin pa pasur nevojë për panele lidhëse.

Shumica e pllakave fleksibël në treg përbëhen nga Kapton, një film poliimid i krijuar nga DuPont Corporation. Filmi krenohet me cilësi të tilla si rezistenca ndaj nxehtësisë, qëndrueshmëria dimensionale dhe një konstante dielektrike prej vetëm 3.6.

Kapton vjen në tre versione Pyralux:

• Retardant flake (FR)

• Jo-rezistues ndaj flakës (NFR)

• Pa ngjitës / performancë e lartë (AP)

Përzgjedhja e Materialeve të Pllakës PCB – Cilësia e Parë

Kur bëhet fjalë për zgjedhjen e materialeve për pllakat PCB, cilësia është me rëndësi të madhe në ndërtimin e çdo lloj pllakati, pavarësisht nëse është menduar për elektronikë shtëpiake apo pajisje industriale. Një komponent që përmban një tabelë qarku të shtypur mund të jetë i madh ose i vogël, i lirë ose i shtrenjtë, por ajo që ka më shumë rëndësi është që artikulli në fjalë të ofrojë performancë superiore për të gjithë kohëzgjatjen e jetëgjatësisë së tij të pritur.

Ndërkohë që ekzistojnë disa lloje materialesh PCB që përdoren në një pllakë të caktuar, besueshmëria e produktit është në fund të fundit ajo që konsumatorët dhe bizneset kërkojnë në produktet që përdorin pllaka qarku. Sigurisht, është gjithashtu e rëndësishme që materialet e pllakave PCB të jenë mjaftueshëm të forta për t'u mbajtur së bashku, edhe nëse një komponent aksidentalisht bie ose goditet anash.

Në pajisjet kompjuterike, për shembull, PCB-të e qëndrueshme sigurojnë që përditësimet e harduerit mund të bëhen pa dëmtuar materialet ekzistuese të bordit PCB. E njëjta gjë vlen edhe për pajisjet elektronike, mikrovalët dhe pajisjet e tjera shtëpiake që mbështeten në teknologjinë PCB për të qëndruar në gjendje pune. Edhe në mjediset publike elektronike, siç janë bankomatet, PCB-të duhet të funksionojnë pa ndërprerje, në mënyrë që butonat të funksionojnë dhe komandat të kuptohen pa vonesë.

At Wonderful PCB, ne ofrojmë një gamë të plotë të furnizimeve dhe shërbimeve të montimit të PCB-ve. Falë përvojës sonë më shumë se 20 vjeçare në biznes dhe teknologjive inovative, Wonderful PCB është i aftë të trajtojë materiale të ndryshme laminate dhe materiale substrate, duke përfshirë FR4, Rogers etj., të cilat janë më të njohurat dhe më të aplikuara gjerësisht. Shërbimet tona janë përdorur nga inxhinierë në të gjithë sektorët industrialë, me objektiva unike kur bëhet fjalë për funksionimin dhe funksionalitetin e komponentëve që përdorin PCB. Për të mësuar më shumë rreth shërbimeve tona, vizitoni faqet tona të përmbledhjes së montimit dhe aftësive ose na kontaktoni për një ofertë të menjëhershme sot.