Aké materiály sa používajú pri výrobe PCBA?

Aké materiály sa používajú pri výrobe PCBA?

Ako dodávateľ výroby PCBA chápeme rozhodujúcu úlohu, ktorú materiály zohrávajú pri výrobe vysokokvalitných zostáv dosiek plošných spojov (PCBA). Každý materiál je starostlivo vybraný, aby sa zabezpečil optimálny výkon, spoľahlivosť a dlhá životnosť konečného produktu. V tomto blogu preskúmame kľúčové materiály používané pri výrobe PCBA a ich význam.

Materiály podkladu dosky s plošnými spojmi (PCB).

Substrát PCB je základom každého PCBA. Poskytuje mechanickú podporu a elektrickú izoláciu komponentov. Bežné podkladové materiály zahŕňajú:

FR - 4

FR - 4 je najpoužívanejší substrát PCB. Ide o sklolaminátový epoxidový laminát. FR - 4 ponúka vynikajúce elektrické izolačné vlastnosti, dobrú mechanickú pevnosť a je relatívne lacný. Má nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, čo pomáha predchádzať deformácii a praskaniu počas procesu spájkovania a v rôznych podmienkach prostredia. Tento materiál je vhodný pre širokú škálu aplikácií, od spotrebnej elektroniky až po priemyselné riadiace systémy.

Rogers Materials

Materiály Rogers sú vysokovýkonné substráty, obzvlášť vhodné pre vysokofrekvenčné aplikácie. Majú nízku dielektrickú stratu, ktorá je rozhodujúca pre udržanie integrity signálu v RF a mikrovlnných obvodoch. Napríklad v zariadeniach na bezdrôtovú komunikáciu, ako sú smartfóny a smerovače Wi-Fi, môžu materiály Rogers pomôcť zlepšiť účinnosť antény a znížiť rušenie signálu. Sú však drahšie ako FR - 4 a ich použitie je zvyčajne vyhradené pre špecializované aplikácie, kde je vysokofrekvenčný výkon nevyhnutný.

Vodivé materiály

Na vytvorenie elektrických ciest na DPS sa používajú vodivé materiály.

Meď

Meď je najbežnejším vodivým materiálom pri výrobe PCBA. Má vysokú elektrickú vodivosť, vynikajúcu flexibilitu a dobrú odolnosť proti korózii. Na doskách plošných spojov sa meď zvyčajne používa na vytváranie stôp, podložiek a priechodov. Hrúbka medenej vrstvy sa môže meniť v závislosti od aplikácie. Pre vysokoprúdové aplikácie sa používa hrubšia vrstva medi na zníženie odporu a tvorby tepla.

Zlato a striebro

Zlato a striebro sa tiež používajú ako vodivé materiály, najmä v aplikáciách, kde je kritická vysoká vodivosť a odolnosť proti korózii. Zlato sa často používa na pokovovanie kontaktov konektorov a podložiek, aby sa zabránilo oxidácii a zabezpečilo sa spoľahlivé elektrické spojenie. Striebro má ešte vyššiu elektrickú vodivosť ako meď, ale je drahšie a náchylnejšie na migráciu, čo môže časom spôsobiť skrat, ak nie je správne chránené.

Spájkovacie materiály

Spájka sa používa na pripojenie elektronických komponentov k doske plošných spojov.

Cín - olovená spájka

V minulosti sa spájka cínu a olova široko používala pri výrobe PCBA kvôli jej nízkej teplote topenia a dobrým zmáčavostiam. Z dôvodu ochrany životného prostredia je však používanie olova v elektronike v mnohých krajinách obmedzené. Cín - olovená spájka sa stále používa v niektorých aplikáciách, kde je vyňatá z predpisov, ako napríklad v určitých vojenských a leteckých aplikáciách.

Olovo - bezplatná spájka

Bezolovnatá spájka sa stala štandardom vo väčšine spotrebnej a priemyselnej elektroniky. Bežné bezolovnaté spájkovacie zliatiny zahŕňajú cín - striebro - meď (SnAgCu), cín - meď (SnCu) a cín - bizmut (SnBi). Tieto zliatiny majú vyššie body topenia v porovnaní s cínovo - olovenou spájkou, čo si vyžaduje presnejšiu kontrolu procesu spájkovania. Bezolovnatá spájka tiež ponúka v niektorých prípadoch porovnateľné alebo dokonca lepšie mechanické a elektrické vlastnosti.

Elektronické komponenty

Elektronické súčiastky sú stavebnými kameňmi PCBA.

Rezistory

Rezistory sa používajú na riadenie toku elektrického prúdu v obvode. Sú dostupné v rôznych typoch, ako sú uhlíkovo - filmové rezistory, kov - filmové rezistory a drôtové rezistory. Uhlíkové rezistory sú lacné a vhodné na všeobecné použitie, zatiaľ čo rezistory s kovovou vrstvou ponúkajú vyššiu presnosť a stabilitu.

Kondenzátory

Kondenzátory uchovávajú a uvoľňujú elektrickú energiu. Existujú rôzne typy kondenzátorov, vrátane keramických kondenzátorov, elektrolytických kondenzátorov a tantalových kondenzátorov. Keramické kondenzátory sú malé a majú široký rozsah hodnôt kapacity. Bežne sa používajú vo vysokofrekvenčných obvodoch. Elektrolytické kondenzátory majú vysoké kapacitné hodnoty a používajú sa na filtrovanie napájania. Tantalové kondenzátory ponúkajú vysokú spoľahlivosť a stabilitu, ale sú drahšie.

Integrované obvody (IC)

Integrované obvody sú zložité elektronické komponenty, ktoré obsahujú viacero tranzistorov, odporov a kondenzátorov na jednom čipe. Môžu vykonávať rôzne funkcie, ako je riadenie mikroprocesora, spracovanie signálu a ukladanie do pamäte. Výber integrovaných obvodov závisí od špecifických požiadaviek aplikácie.Zostava hlavného riadiaceho čipu PCBAmôže používať rôzne typy integrovaných obvodov v závislosti od funkčnosti zdravotníckeho zariadenia.

Diódy a tranzistory

Diódy umožňujú prúdenie prúdu iba v jednom smere, zatiaľ čo tranzistory sa používajú na zosilnenie a spínanie. Sú základnými komponentmi v mnohých elektronických obvodoch, od jednoduchých napájacích zdrojov až po zložité digitálne systémy.

Lepidlá a spodné výplne

Lepidlá a spodné výplne sa používajú na zabezpečenie mechanickej podpory a ochrany komponentov.

Epoxidové lepidlá

Na lepenie komponentov k DPS sa bežne používajú epoxidové lepidlá. Majú vysokú pevnosť a dobrú chemickú odolnosť. Epoxidové lepidlá možno použiť aj na zapuzdrenie citlivých komponentov, aby boli chránené pred faktormi prostredia, ako je vlhkosť, prach a vibrácie.

Nedostatočné výplne

Spodné výplne sa používajú v obaloch typu flip - chip a ball - grid - array (BGA). Sú vstrekované pod komponent, aby vyplnili medzeru medzi komponentom a PCB. Spodné výplne pomáhajú znižovať namáhanie spájkovaných spojov spôsobené tepelnou rozťažnosťou a kontrakciou, čím zlepšujú spoľahlivosť súčiastky.

Zalievacie zmesi

Zalievacie zlúčeniny sa používajú na zapuzdrenie celého PCBA alebo jeho častí.

Silikónové zalievacie zmesi

Silikónové zalievacie hmoty sú flexibilné a majú dobré tepelné a elektrické izolačné vlastnosti. Sú vhodné pre aplikácie, kde PCBA potrebuje odolať vysokoteplotnému prostrediu alebo kde sa vyžaduje flexibilita.

Polyuretánové zalievacie zmesi

Polyuretánové zalievacie hmoty ponúkajú vysokú mechanickú pevnosť a dobrú chemickú odolnosť. Často sa používajú v aplikáciách, kde je potrebné chrániť PCBA pred silnými chemikáliami alebo mechanickými vplyvmi.

Aplikácie PCBA s rôznymi materiálmi

Výber materiálov pri výrobe PCBA závisí od konkrétnej aplikácie. Napríklad vZostava PCBA inteligentného dronu, uprednostňujú sa ľahké a vysoko pevné materiály na zníženie celkovej hmotnosti dronu a zlepšenie jeho letových výkonov. Na zabezpečenie spoľahlivej komunikácie medzi dronom a ovládačom možno použiť aj vysokofrekvenčné materiály.

InDoska PCBA pre nositeľné zariadeniaaplikácie sa často používajú flexibilné a biokompatibilné materiály. Dosky plošných spojov vyrobené z flexibilných materiálov sa dajú ohýbať a tvarovať tak, aby zodpovedali dizajnu nositeľného zariadenia, zatiaľ čo biokompatibilné materiály zaisťujú bezpečné používanie zariadenia na ľudskom tele.

Záver

Ako dodávateľ výroby PCBA venujeme veľkú pozornosť výberu správnych materiálov pre každý projekt. Materiály používané pri výrobe PCBA majú významný vplyv na výkon, spoľahlivosť a cenu konečného produktu. Pochopením vlastností a aplikácií rôznych materiálov môžeme našim zákazníkom poskytnúť vysokokvalitné riešenia PCBA, ktoré spĺňajú ich špecifické požiadavky.

Ak máte záujem o služby výroby PCBA, pozývame vás, aby ste nás kontaktovali na podrobnú konzultáciu. Náš tím odborníkov je pripravený pomôcť vám pri výbere najlepších materiálov a procesov pre váš projekt.

Referencie

• "Príručka návrhu dosiek s plošnými spojmi" od IPC
• „Príručka elektronického balenia a prepojenia“ od CP Wong
• Priemyselné biele knihy o materiáloch PCBA a výrobných procesoch