Hvilke materialer bruges normalt i PCB-kredsløbskort?

PCB (Printed Circuit Board) er en central grundlæggende komponent i moderne elektroniske enheder. Det fungerer ikke kun som fysisk understøttelse for elektroniske komponenter, men også som nøglebærer for elektrisk sammenkobling og signaltransmission. Ligesom etneuralt netværki den elektroniske verden forbinder PCB’en effektivt og pålideligt forskellige komponenter og danner et komplet kredsløbssystem.

Basismaterialer

1. Fenolpapirunderlag:Det mest traditionelle PCB-basismateriale, fremstillet af papir imprægneret med phenolharpiks. Det har god bearbejdelighed og lave omkostninger, men har dårlig varmebestandighed og dielektriske egenskaber. Det er kun egnet til forbrugerelektronik og husholdningsapparater med lave krav til elektrisk ydeevne og milde miljøer.
2. Epoxy-glasfibersubstrat (FR-4):I øjeblikket det mest anvendte, fremstillet af epoxyharpiks og glasfiberdug. Det har fremragende elektriske egenskaber, mekanisk styrke, varmebestandighed og kemisk stabilitet. FR-4 er bredt anvendt i generelle elektroniske enheder såsom computere, kommunikationsudstyr og industrielle styresystemer.
3. Polyimid-substrat:Bruger polyimidfilm som isolerende lag og tilbyder ekstremt høj varmebestandighed (kontinuerlige arbejdstemperaturer over 260 °C), fremragende elektriske egenskaber, lav fugtabsorption og god mekanisk styrke. Anvendes hovedsageligt inden for rumfart, militær, bilelektronik og andre områder med høj pålidelighed og barske miljøer samt højfrekvente kredsløb som mikrobølger og RFID.
4. Aluminiumsunderlag:Bruger aluminiumslegering som base, dækket af et isolerende dielektrisk lag. Det har fremragende varmeafledning, hvilket effektivt løser varmehåndteringsproblemer i elektroniske enheder med høj effekt. Det har også god mekanisk styrke, elektromagnetisk afskærmning og en vis korrosionsbestandighed. Bruges ofte i LED-belysning, strømmoduler, bilelektronik, lydudstyr og andre applikationer, der kræver effektiv varmeafledning.
5. Kobberunderlag:Bruger højrenhedskobber som base med et kompositisolerende lag. Kobbersubstrater har en enestående varmeledningsevne, der er meget højere end aluminium, og er særligt velegnede til applikationer med høj effekt og høj varme, såsom LED’er med høj lysstyrke, strømmoduler, elektriske køretøjer og telekommunikationsbasestationer. De tilbyder også høj mekanisk styrke og korrosionsbestandighed, der er velegnet til barske miljøer.
6. Specialsubstrater:Til højfrekvente, højhastigheds- eller meget pålidelige elektroniske produkter anvendes også højtydende materialer såsom keramiske substrater og PTFE (polytetrafluorethylen) for at opfylde særlige elektriske og miljømæssige krav.

Kobberfolie

Kobberfolie er det vigtigste materiale til det ledende lag i printkort og er opdelt i to typer:

1. Elektrolytisk kobberfolie:Fremstilles kemisk ved at afsætte en ensartet kobberfilm på en rustfri stålrulle og derefter afskalle den. Den er billig, fås i forskellige tykkelser og størrelser og er den mest almindelige type kobberfolie til stive printkort.
2. Valset kobberfolie:Fremstillet ved gentagen valsning og udglødning af kobber ved hjælp af fysiske metoder. Den har høj duktilitet, hvilket gør den særligt velegnet til fleksible kredsløbskort (FPC) og dynamiske miljøer. Den glatte overflade og lave ribber er ideelle til højfrekvente og mikrobølgeanvendelser, men den er dyrere, har svagere vedhæftning til underlag og er begrænset i bredden.

Isoleringslag

Isoleringslaget er placeret mellem kobberfolien og basismaterialet og sikrer elektrisk isolering mellem ledende lag og kredsløbssikkerhed. De vigtigste materialer omfatter:

• Epoxyharpiks:God isolering og vedhæftning, lave omkostninger, udbredt i de fleste printkort.
• Polyimid:Fremragende varmebestandighed og elektriske egenskaber, ideel til avancerede, højfrekvente eller højtemperaturanvendelser.

Beskyttende lag

1. Loddemaske:Normalt grøn, dækker kortets overflade for at beskytte kredsløbet mod kortslutning, definerer loddeområder, forhindrer loddebroer og forbedrer loddepræcisionen og kortets pålidelighed.
2. Silketryk-lag:Bruges til markering af komponentpositioner, identifikatorer, advarsler osv. Silketrykslaget hjælper med samling og senere vedligeholdelse, så ingeniører hurtigt kan identificere komponenter og spor.

Overfladebehandling

For at forbedre loddebarheden, oxidationsmodstanden og pålideligheden omfatter almindelige overfladebehandlingsprocesserHASL(varmluftloddeudjævning),ENIG(elektroløs nikkel-dypningsguld),OSP(organisk loddebarhedsbevarende middel) ogsølvbelægning, afhængigt af anvendelsesbehovet.

Loddemateriale

1. Bly-tin-legering loddemateriale:F.eks. 63Sn-37Pb eutektisk loddemateriale, som giver god ledningsevne, bearbejdelighed, lavt smeltepunkt og stærke loddeforbindelser. På grund af blyets giftighed er brugen af dette materiale dog faldende af hensyn til miljøbeskyttelsen.
2. Blyfri lodde:Smeltepunkt omkring 217 °C, giftfri og miljøvenlig, kræver strengere forarbejdning og er blevet det mest almindelige valg.

Miljøvenlige og bæredygtige materialer

Med stadig strengere miljøkrav lægger PCB-fremstillingen større vægt på halogenfrie, RoHS-kompatible og genanvendelige materialer, hvilket fremmer grøn og bæredygtig udvikling i elektronikindustrien.

Anvendelsesområder

Almindelige PCB-materialer er vidt brugt iforbrugerelektronik,kommunikationsudstyr,industriel styring,bilelektronik,medicinske instrumenter,smart home,LED-belysningog andre områder. Uanset om det drejer sig om prototyper af nye produkter eller prøveproduktion i små serier, er PCB-materialer af høj kvalitet afgørende for at sikre elektroniske produkters ydeevne og pålidelighed.