Sztuczna płyta PCB

Czym jest sztywna płyta PCB?

Sztywne płyty drukowane (PCB) są produkowane z mocnej, nieelastycznej podstawy. Zachowują stały, niezmienny kształt, zapewniając stabilną podstawę do montażu urządzeń, połączeń elektrycznych oraz wsparcia fizycznego. W porównaniu do giętych i odkształcanych PCB, sztywne płyty oferują wyższą wytrzymałość mechaniczną i integralność konstrukcyjną, co czyni je odpowiednimi do urządzeń wymagających stabilnego wsparcia konstrukcyjnego.

Większość sztywnych płytek PCB wykonana jest z włókna szklanego (FR4) lub innych sztywnych materiałów laminowanych, wzmocnionych żywicą epoksydową. Dzięki obróbce chemicznej i termicznej, materiały te charakteryzują się większą odpornością na ciepło, korozję chemiczną i naprężenia. Włókno szklane stanowi rdzeń większości sztywnych płytek PCB. Dodatkowo, do płytek montowane są elementy elektroniczne, takie jak kondensatory, układy scalone, rezystory itp., które są lutowane w celu zapewnienia właściwego przepływu prądu.

Specyfikacja sztywnych płytek PCB w LHD TECH

Konstrukcja sztywnej płytki PCB

Niezawodność sztywnej płytki PCB zależy od synergii między strukturą poszczególnych warstw a całą montowaną jednostką. Obejmuje ona głównie następujące warstwy:

1. Warstwa materiału podstawowego

Najważniejszą częścią struktury sztuczna płyta PCB płyty jest warstwa podłoża, która zapewnia podstawę dla płyty drukowanej, umożliwiając uzyskanie wytrzymałości i sztywności. Podłoże zazwyczaj wykonane jest z eposydnego żywicy szklanej zbrojonej włóknem szklanym (FR4) i stanowi "szkielet" całej płyty obwodu.

2. Warstwa miedzi

Warstwa miedzi łączy poszczególne elementy i umożliwia przesyłanie sygnałów oraz energii pomiędzy komponentami na płycie. Metoda produkcji polega na nałożeniu warstwy folii miedzianej na sztywną płytkę PCB po przygotowaniu podłoża, takiego jak FR4.

3. Warstwa topnika

Powszechnie widoczna zielona powierzchnia to warstwa topnika, która oprócz estetycznego wyglądu ma za zadanie chronić ścieżki miedziane oraz zapobiegać zwarciom podczas procesu lutowania.

4. Warstwa sitodruku

Warstwa sitodruku służy do drukowania informacji na płytce PCB, aby użytkownicy mogli zrozumieć zawarte na niej dane. Zawiera ona oznaczenia elementów, logo oraz symbole odniesienia, co ułatwia produkcję, montaż oraz późniejszą konserwację.

Rodzaje PCB sztywnych

Istnieje wiele rodzajów PCB sztywnych, odpowiednich do różnych potrzeb zastosowań:

1. PCB sztywne jednostronne

PCB sztywne jednostronne to najbardziej podstawowy typ, posiada ona warstwę miedzi po jednej stronie podłoża. Jest niedrogie i proste w produkcji, nadaje się do zastosowań o niskiej gęstości, takich jak np. lampy LED, kalkulatory itp.

2. PCB sztywne dwustronne

PCB sztywne dwustronne ma warstwy miedzi po obu stronach, co umożliwia realizację bardziej złożonych projektów obwodów i może być szeroko stosowane w systemach sterowania, wzmacniaczach oraz urządzeniach przemysłowych.

3. PCB sztywne wielowarstwowe

Wielowarstwowe sztywne PCB zawierają trzy lub więcej warstw miedzi oddzielonych materiałami izolacyjnymi. Są powszechnie stosowane w zastosowaniach o wysokiej gęstości, takich jak smartfony i urządzenia medyczne.

4. Sztywne PCB z grubą miedzią

W porównaniu do zwykłych PCB, płyty drukowane z grubą miedzią wytrzymują wyższe natężenie prądu, obciążenia mechaniczne i cieplne, dlatego nadają się do urządzeń zasilających i zastosowań o dużej mocy.

5. Sztywne PCB o wysokiej temperaturze szklenienia (High Tg)

Tg oznacza temperaturę przejścia szklistego. PCB o wysokiej Tg mogą wytrzymać wysokie temperatury (＞170°C) i są stosowane w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym.

6. Sztywne PCB wysokoczęstotliwościowe

Sztywne płyty obwodowe wysokoczęstotliwościowe są głównie stosowane do transmisji sygnałów o wysokiej częstotliwości i są często wykonywane z materiałów o niskich stratach, takich jak PTFE (Teflon), aby zapewnić integralność sygnału.

7. Sztywne PCB na bazie metalu

Wykonane z aluminium lub miedzi, posiadają lepsze właściwości zarządzania ciepłem i są szeroko stosowane w oświetleniu LED, systemach zasilania oraz wysokoprądowych elektronikach samochodowych.

Proces wytwarzania sztywnych płytek PCB

Ograniczenie warstwy

Zazwyczaj potrafimy produkować jedynie podłoża aluminiowe jednowarstwowe i dwuwarstwowe. Z powodu ograniczeń procesu produkcyjnego, podłoża aluminiowe wielowarstwowe są trudne do wykonania, dlatego nie mogą spełnić wymagań złożonych projektów wielowarstwowych.

Zła elastyczność

Materiały aluminiowe mają dużą sztywność i niską miękkość, nie są tak elastyczne jak podłoża poliimidowe czy poliestrowe. Dlatego nie nadają się do zastosowań wymagających wielokrotnego zginania.

Niezgodne współczynniki rozszerzalności cieplnej

Współczynnik rozszerzalności cieplnej podłoży aluminiowych jest stosunkowo wysoki, co różni się od niektórych komponentów i materiałów lutowniczych. Niedopasowanie współczynników rozszerzalności cieplnej obu materiałów może łatwo prowadzić do uszkodzenia złączy lutowniczych lub odwarstwienia, wpływając na ogólną niezawodność.

Podłoża aluminiowe wymagają dodatkowych operacji technologicznych

W porównaniu z podłożami zwykłymi, metalowe właściwości podłoży aluminiowych wymagają więcej czasu na rozważenie w trakcie produkcji i montażu, co zwiększy złożoność procesu i koszt.

Wysoki koszt

Chociaż podłoża aluminiowe mają istotne zalety w zakresie zarządzania ciepłem, w porównaniu z tradycyjnymi materiałami FR4, płytki drukowane aluminiowe mają wyższy koszt materiału, specjalne procesy produkcyjne i wymagania dotyczące obróbki powierzchni, dlatego ogólny koszt produkcji wzrasta.

Cechy i zalety PCB sztywnej

Najważniejsze funkcje:

1. Sztywna konstrukcja: Główne składniki to szkło włókniste, co zapewnia stabilność płyty i zapobiega jej odkształceniom, zapewniając wsparcie dla stabilności produktu.
2. Wysokogęsta konstrukcja obwodów: Obsługuje struktury wielowarstwowe, umożliwiając skomplikowane obwody i gęste rozmieszczenie komponentów.
3. Wysoka precyzja kontroli wymiarów: Nadaje się do produktów wymagających dużej dokładności, takich jak smartfony i urządzenia medyczne.

Podstawowe przewagi:

1. Trwałość i długi okres użytkowania: Sztywne materiały i konstrukcja pozwalają na długotrwałe użytkowanie w trudnych warunkach środowiskowych;
2. Niski koszt produkcji: Nadaje się do produkcji masowej, procesów standaryzowanych i krótkich czasów cyklu;
3. Łatwość integracji automatycznej: Obsługuje lutowanie i montaż automatyczny, zwiększając produktywność i spójność.

Zastosowania PCB sztywnej

1. Płyta główna komputera: Sztywna PCB może być wykorzystywana jako rdzeń płyty głównej, na której montowane są kluczowe komponenty takie jak CPU, pamięć, GPU itp.;
2. Elektronika konsumencka: Szeroko stosowana w codziennych urządzeniach, takich jak smartfony, telewizory, piece mikrofalowe itp.;
3. Elektronika samochodowa: Nieodzowna w pojazdach elektrycznych i zaawansowanych systemach wspomagania kierowcy (ADAS);
4. Sprzęt komunikacyjny: Sztywna PCB charakteryzuje się wysoką stabilnością sygnału i może być stosowana w radiu, telefonach komórkowych, routerach i systemach komunikacji satelitarnej.

Standardy IPC dla sztywnych PCB

Produkcja sztywnej płyty drukowanej musi nie tylko zapewniać funkcjonalność, ale także spełniać międzynarodowe standardy.

IPC-A-600 i IPC-6012 to dwa kluczowe standardy:

• IPC-A-600: określa standardy dotyczące wyglądu oraz wad fizycznych każdej warstwy PCB;
  
• IPC-6012: precyzuje wymagania dotyczące wydajności, specyfikacje materiałów i metody testowania, stosowany szeroko w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i telekomunikacyjnym.
  

Spełnienie norm IPC wymaga surowych środków kontroli jakości, takich jak testy mikroprzekrojowe, optyczne inspekcje AOI, testy elektryczne obwodów zwartych i otwartych itp. Tylko w ten sposób można zagwarantować długoterminową niezawodność sztywnych PCB.

Dlaczego warto wybrać LHD do produkcji sztywnych PCB?

Firma LHD TECH wykorzystuje zaawansowaną technologię produkcji i kontroli jakości, oferując jednowarstwowe, dwuwarstwowe i wielowarstwowe sztywne PCB z materiałów FR4, high Tg oraz metalowych. Każda płyta PCB spełnia normy IPC-A-600 i IPC-6012 oraz jest szeroko stosowana w wielu gałęziach przemysłu, takich jak elektronika użytkowa, lotnictwo i kosmonautyka, automatyka przemysłowa itp. Jeżeli poszukujesz wiarygodnego dostawcy sztywnych PCB, skontaktuj się z nami już dziś!

Podsumowanie

Płytka drukowana sztywna objęła wszystkie aspekty życia ludzi, od urządzeń gospodarstwa domowego po wysokiej klasy systemy przemysłowe. Zdobyła szerokie zastosowanie dzięki swoim zaletom, takim jak duża wytrzymałość, precyzyjne wymiary, dobra stabilność itp. Wraz z ciągłym rozwojem przemysłu elektronicznego, sztywne PCB będą nadal odgrywać swoją rolę.