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PCB材料选择指南

印刷电路板是电子产品中最重要的部分。或者,首字母缩略词也占印刷线路板和印刷线路卡的基本相同。由于这些电路板在从计算机到计算器的所有部件中起着至关重要的作用,因此应对PC板材料的选择应谨慎处理并了解特定设备的电气必需品。

PCB材料选择指南

在开发之前PCB,电路板材料大多被缠绕的重叠电线所覆盖,这些电线在某些接合处很容易失效。一旦年龄停留并且某些电线开始破裂,它们也可能短路。正如可以预料的那样,进入这些早期电路板布线的手动过程令人困惑和苦心。

随着越来越多的日常电子元件开始依赖电路板,竞争对手开发更简单,更紧凑的替代品,这导致了材料PCB的发展。使用PCB材料,电路可以在许多不同组件之间进行路由。有助于在电路板和任何连接元件之间传输电流的金属称为焊料,它具有粘合性质的双重用途。

PCB材料成分

PCB通常由四层组成,它们热层压在一起形成一层。 PCB从上到下使用的材料包括丝网印刷,阻焊层,铜和基板

最后一层,基板,由玻璃纤维制成,也是被称为FR4,FR字母代表“阻燃剂”。该基板层为PCB提供了坚实的基础,但厚度可根据给定电路板的用途而变化。

市场上也存在价格较低的电路板,而不使用相同的上述PCB材料,但由酚醛树脂或环氧树脂组成。由于这些板的热敏性,它们容易失去层压。这些更便宜的电路板通常很容易通过焊接时散发的气味来识别。

PCB第二层是铜,用热和粘合剂的混合物层压到基板上。铜层很薄,并且在一些板上有两个这样的层 - 一个在基板上方,一个在基板下方。只有一层铜的PCB往往用于更便宜的电子设备。

根据不同的分类标准,包括增强材料,大量使用的覆铜板(CCL)可分为不同的类别,使用树脂粘合剂,易燃性,CCL性能。 CCL的简要分类如下表所示。

分类标准 材料
增强
材料
纸基类 PF树脂(XPC,FR1,FR2)
环氧树脂(FE-3)
聚酯树脂
玻璃纤维布基类 环氧树脂(FR4,FR5)
复合环氧材料(CEM) /
层压多层基类 /
特殊物料基类 BT,PI,PPO,MS
易燃性 防火型 UL94-VO,UL94-V1
非隔爆型 UL-94-HB
CCL
性能
具有普通性能的CCL /
CCL具有低介电常数
具有高耐热性的CCL /
低热膨胀系数的CCL /

 

绿色阻焊层上方是丝网层,它增加了字母和数字指示器,使PCB可供技术程序员阅读。反过来,这使电子装配工更容易将每个PCB放置在每个元件上的适当位置和正确方向上。丝网印刷层通常是白色的,但有时也会使用红色,黄色,灰色和黑色等颜色。

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PCB层技术术语

除了了解PCB的分层情况外,您还应该了解PCB使用的技术术语:

•环形圈。铜环围绕PCB上的孔。

•DRC 。设计规则检查的首字母缩写。从本质上讲,DRC是一种检查PCB功能设计的实践。检查的细节包括迹线和钻孔的宽度。

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•钻探 。用于描述PCB上的所有孔,无论是正确的还是放错位置的。在某些情况下,由于在生产过程中使用了钝钻设备,孔可能会略微不正确。
•Finger 。沿着板边缘暴露的金属,用作两个PCB之间的连接点。手指最常见于旧视频游戏和存储卡上。
•鼠标位。 PCB部分过度钻孔,威胁到电路板的结构完整性。
•垫。 PCB上暴露金属的区域,通常在其上施加焊接件。
•面板。大型电路板,由较小的电路板组成,最终分开供个人使用。
•粘贴模板。板上的金属模板,在其上放置焊膏进行焊接。
•Plane 。 PCB上暴露的铜的较大部分,由边界标记但缺少路径。
•通孔。直接穿过PCB的孔,通常用于连接另一个组件。孔是电镀的,通常有一个环形圈。
•槽。任何非圆形的洞。由于在电路板上形成奇形孔的生产成本,带槽的PCB通常价格昂贵。插槽通常不镀。
•表面贴装。一种方法,即外部零件直接安装在PCB上,无需通孔。
•Trace 。 PCB上正在进行的铜线。
•V-score 。董事会被部分裁员的地方。这可能导致PCB易于卡入。
•Via 。信号在层之间传播的孔。帐篷版本覆盖有保护性焊接掩模,而未插入的通孔则用于连接器附件。

层前面的数字是指导电层的确切数量,无论是路由层还是平面层 - 两种层类型。图层往往具有数字1,或接下来的四个偶数中的任何一个:2,4,6,8。层板有时会有奇数,但这些很少见,几乎没有任何区别。例如,5层或6层板中的PCB材料实际上是相同的。

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两种图层类型具有不同的功能。路由层功能轨道。平面层用作电源连接器并具有铜平面。平面层还具有确定电路板信号用途的岛,无论是3.3 V还是5 V。

FR4是玻璃纤维增强环氧树脂层压板的代号。由于其强度以及耐水和防火的能力,FR4是最受欢迎的PCB材料之一。

其他PCB设计注意事项

如1.6 mm的数字用于表示层板的厚度。在4层板上,1.6 mm是标准尺寸。例如,当需要支撑较重的连接物时,厚度较大的板将提供更多支撑。

平面层上铜标准的标准水平为35微米。或者,铜厚度有时以盎司或克表示。在支持大量应用的电路板上最好采用高于普通铜厚度。

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曲目并不意味着传输功率,但有时在信号不能正确处理频率时会发生这种情况。如果问题没有得到控制,轨道最终可能会失去大量的电力。为了获得尽可能多的力量从轨道的一侧移动到另一侧,轨道的布局必须考虑到传输方程。

通常,两英寸是层上的正确轨道距离由铜轨FR4 PCB材料组成的电路板,信号时间为1纳秒。但是,您必须考虑传输线对高轨道长度的影响,特别是在信号完整性至关重要的情况下。互联网上有很多程序和电子表格,旨在帮助人们对特定的电路板进行适当的阻抗计算。

在大多数电路板上,过孔是空的,你通常可以看到它们。尽管如此,在各种情况下可以填充过孔。对于初学者来说,在形成灰尘和其他杂质的保护屏障时,必须填充过孔。其次,可以填充通孔以提高电流的承载能力,在这种情况下可以使用导电材料。可能填充过孔的另一个原因是对电路板进行调平。

过孔通常填充球栅阵列(BGA)。如果在BGA引脚和内层之间发生接触,焊料可能会滑过通孔并进入不同的层。因此,填充过孔以确保焊料不会泄漏到另一层,并保持触点的完整性。

层板上出现的一个更麻烦的事情是当一个接触点在板上的某个点突然进出时。发生的越多,董事会的部分就越容易完全放弃。当计算器上的一个按钮停止工作时,普通家用电子设备用户将遇到此问题。每个按钮按下层板的特定部分,当一个点出现故障时,与该点相关的按钮无法发送信号。

另一种方式可以触摸联系人某些位置是将二级卡插槽放在主板上。如果卡处理不当,卡上的一个点可能会损坏,并且无法在那里工作。保护彼此接触的板表面的最佳方法是使用金层,其用作增强生命的屏障。然而,金可能是昂贵的,并且它在标签中的使用增加了PCB制造过程中的另一个步骤。

PCB焊接掩模

大多数人在主板上熟悉的颜色是绿色,即阻焊膜的颜色。虽然不常见,但阻焊膜有时也会出现在其他颜色中,例如红色或蓝色。焊料掩模也称为首字母缩写词LPISM,它代表液体可成像的焊接掩模。焊接掩模的目的是防止液体焊料的泄漏。近年来,由于缺少焊接掩模,其发生率变得更加普遍。然而,大多数人认为,用户通常更喜欢在没有焊接掩模的情况下使用焊接掩模的电路板。

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焊接掩模一直存在应用于PCB,PCB经受熔融焊料。当该过程发生时,铜的暴露表面变得溶剂化。整个过程称为热风焊料平整(HASL)。当SMD芯片被焊接时,电路板被加热到焊料形成熔融状态的点,并将元件放入适当的位置。随着焊料干燥,元件也会被焊接。 HASL通常包含铅作为焊料中的一种化合物,但也存在无铅选项。

轨道宽度的间距用短划线表示。例如,当您看到图6/6密耳时,将指定6密耳作为最小轨道宽度,以及最小轨道间距。因此,所讨论的电路板上的所有间距应满足或超过6密耳。对于那些不熟悉的人,mils单元用于确定PCB材料的距离。对于设计用于处理大量电流的电路板,宽度和间距尤为重要。

当PCB板是多层的时,不能在视觉上检查各种轨道的可访问性。因此,执行测试以将探针放置在轨道的末端以验证所有信号是否可到达。该测试是在一端施加伏特的情况下进行的。如果从另一侧感测到这些电压,则认为轨道处于工作状态。虽然测试对于只有一层或两层的电路板并不总是必不可少,但如果您真正关心质量,仍然建议使用。

连接内层和外层的过孔称为盲孔。该名称的结果是因为这样的过孔只能从一侧发现。连接两个或多个内层的过孔称为埋入式过孔,不能从外侧发现任何一侧。在包含盲孔和埋孔的板上,经常使用填充物。这样可以使外表面更加安全,并有助于降低焊料滑过并穿透内部过孔的可能性。

影响成本的材料选择

PCB包含金标签,盲孔或埋孔或填充等功能时,通常会花费更多。同样,线宽/间距小于6密耳的PCB也往往成本更高。这些更高价格的原因是制造不寻常的PCB板的替代工艺。出于同样的原因,某些PCB产品在低密耳或内部通孔的特点上并没有那么有利可图或成功,并且更高的价格被设定为弥补损失。存在制造PCB的线宽/宽度低至3密耳的制造商,但通常不建议这样做,除非它是您对特定组件的唯一选择。

电源和热量对PCB材料选择的影响

在影响PCB的所有因素中,两个最密集的是电源和热量。因此,确定每个阈值至关重要,这可以通过评估PCB的导热系数来完成。这定义了瓦数功率如何通过材料的长度转换为温度。但是,没有确定的行业热导率值。

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例如,Rogers Corp.携带PCB材料,RT/duroid 5880,通常用于电子战和通信。这种材料的介电常数很低,因为它是一种含有微纤维玻璃元素的复合材料。这些微纤维旨在提高材料中纤维的强度。

虽然PCB非常适合高频应用,但材料的导热系数低,容易发热,这可能是巨大的热耗材应用中的缺点。

PCB材料和工业应用

适用于军事和航空航天,汽车应用和医疗行业,多氯联苯是单面和双面制造的,其中一些是铜包覆的,另一些是使用铝的。在这些行业中,每种行业都使用这种材料,以在特定领域实现最佳性能。因此,PCB材料在某些行业中选择其轻质量,或者在其他行业中具有处理大量功率的能力。因此,当考虑性能能力时,在选择PCB材料时确定哪些功能需要相互比较至关重要,因为材料水平与性能水平相关。

Flex和刚性柔性板

近年来,柔性和刚性柔性板因其在各种用途中所允许的选择而日益普及。基本上,它们可以弯曲,折叠甚至缠绕在物体周围,因此它们可用于实现平板电路板永远无法实现的应用。例如,柔性板可能用于一块设备,它需要一块板以一定角度折叠,并且仍然可以将电流从一端传送到另一端,而无需连接面板。

市场上的大多数柔性板由Kapton组成,这是一种由杜邦公司发明的聚酰亚胺薄膜。该薄膜具有耐热性,尺寸一致性和介电常数仅为3.6的特性。

Kapton有三种Pyralux版本:
•阻燃剂(FR)
•非 - 阻燃剂(NFR)
•无粘合剂/高性能(AP)

PCB材料选择指南

选择PCB板材料 - 质量第一

在选择PCB板材料时,质量在任何建筑中都至关重要板类型,无论是用于家用电子产品还是工业设备。包含印刷电路板的组件可能大或小,便宜或昂贵,但最重要的是所讨论的项目在其预期寿命的整个持续时间内提供优异的性能。

PCB材料选择指南

虽然有多种类型的PCB材料可以用于特定电路板,但产品可靠性最终是消费者和企业在使用电路板的产品中所寻求的。当然,PCB板材料的强度足以容纳在一起也是至关重要的,即使组件意外掉落或侧向撞击也是如此。