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教你如何正確選擇PCB板材料
來源：CLTPHP 時間：2020/04/16
PCB板的壽命和性能取決于電路板材料的選擇。為了選擇正確的電路板材料，重要的是檢查可用于不同電路板類別的材料。有不同的特性和物理特性有助于選擇板材。在評估PCB材料時，有必要確保設計要求符合所需的電路板性能。
當需要處理大量電流時，電路板的間距和寬度也很重要。板的結構強度由基材和層壓板確定。這兩個層的材料選擇取決于板的類型。
PCB板上的層及其意義
PCB板由四層組成，即基板，層壓板，阻焊膜和絲網印刷。基板和層壓板共同定義了基本的電氣，機械和熱電路板屬性。
基板
玻璃纖維FR4是用于PCB基板的最常見材料。在此，FR代表阻燃劑。由于其剛性和厚度而適合。對于柔性PCB，使用Kapton或同等性能的塑料。
PCB板的厚度取決于其應用或用途。例如，大多數Sparkfun產品的厚度為1.6mm，而Arduino Pro產品的厚度為0.8mm。用環氧樹脂等較便宜的材料制成的PCB缺乏耐久性。
在低成本消費電子產品中發現了基板。這些具有低的熱穩定性，這導致它們容易失去層壓。當將烙鐵長時間固定在板上時，基板也會引起冒煙，這使它們易于識別。
基于介電常數選擇介電材料的非導電層。
基板必須滿足某些所需的屬性，例如玻璃化轉變溫度（Tg）。Tg是熱量導致材料變形或軟化的點。基材可使用多種材料，例如鋁或絕緣金屬基材（IMS）FR-1至FR-6，聚四氟乙烯（PTFE），CEM-1至CEM-5，G-10和G-11， RF-35，聚酰亞胺，氧化鋁和Pyralux和Kapton等柔性基板。
“總的來說，IMSes可以最大程度地降低熱阻并更有效地傳導熱量。這些基板在機械上比通常用于許多應用的厚膜陶瓷和直接鍵合銅結構更堅固。”
層壓板
這提供了諸如熱膨脹系數，拉伸強度和剪切強度以及Tg之類的特性。用于層壓板的常見電介質為CEM-1和CEM-3，FR-1，FR-4，聚四氟乙烯（特氟龍），FR-2至FR-6，CEM-1至CEM-5和G-10。
銅箔是層壓到板上的下一層。對于雙面PCB，將銅施加到基板的兩面。銅的厚度根據應用而變化。例如，與低功率應用相比，高功率應用的厚度更大。
阻焊膜
這是銅箔頂部的一層。它可作為銅跡線的絕緣材料，以防意外接觸其他導電金屬。它有助于在正確的地方焊接。
它是一種保護層，可防止外部污染，并在焊盤，銅線和鉆孔等表面元件之間提供所需的隔離。
絲印
絲網印刷覆蓋在阻焊層之上，用于在PCB上添加字母，數字和符號，以便于組裝，并通過指示器更好地理解電路板。
PCB設計技術
每塊板對特定產品都有獨特的用途。因此，必須將其設計為在分配的空間中執行該功能。設計人員使用帶有特殊軟件的計算機輔助設計（CAD）系統在電路板上布置電路圖案。可用于PCB設計的軟件包括Allegro PCB Designer，Altium Designer和PCB Droid。使用軟件可確保設計中不包含錯誤，例如細小或不正確的走線或微小的鉆孔。
“ PCB設計的兩種最常見的設計技術是通孔技術和表面貼裝技術（SMT）。在前者中，每個組件都被壓入基板的微小孔中，并進行焊接以連接到板的背面。
“在SMT中，每個組件的L形或J形端子直接與PCB接觸。
“ PCB上的組件通過這些方法電連接到電路。盡管SMT消除了通孔技術固有的費時的鉆孔過程和占用空間的連接墊，但在放置元件時仍需要格外小心。”
IC具有與PCB相似的功能，不同之處在于IC包含更多的電路和組件，這些電路和組件通過電化學方法生長在微型硅芯片的表面上。
混合電路包含一些組件，這些組件生長在基板的表面上，而不是放置在表面上并進行焊接。它看起來像一塊PCB。
PCB類型
可以通過以下幾種方式對電路板進行分類：
組件位置：單面，雙面和嵌入式
堆疊：單層和多層
設計：基于模塊，定制和特殊
可彎曲性：剛性，撓性和剛性-撓性
強度：電氣強度和機械強度
電氣功能：高頻，大功率，高密度和微波
電路板類型可用于選擇最適合設計的電路板材料。
單面PCB僅包括一層薄銅鍍層的基板。將保護性焊料掩膜放置在銅層上。絲網印刷涂層可以涂在頂部以標記木板的元素。
雙面PCB的基板包括金屬導電層和附著在兩側（頂部和底部）的元件。
多層PCB通過在雙面PCB配置中看到的層之外增加額外的層，從而增加了PCB設計的密度和復雜性。這些允許極厚和高度復合的設計。使用的額外層是電源層，可為電路提供電源并降低電磁干擾（EMI）的水平。
剛性PCB使用堅固的剛性基板材料（例如玻璃纖維）來防止電路板扭曲。計算機中的母板是非柔性PCB的最佳示例。
柔性PCB的基板是柔性塑料。它可以在使用過程中轉動和移位，而不會損壞PCB上的電路。它可以恢復重量和空間至關重要的高級齒輪中的繁重接線，例如衛星。
剛性-柔性板由附接到柔性電路板上的剛性電路板組成。這些板可按需滿足復合設計要求。
有毒材料的安全注意事項
焊料中的煙霧可能含有鉛，這是有毒的。焊料用于在PCB上進行電氣連接，因此焊接操作必須在封閉的環境中進行。排入大氣的煙霧必須清潔。替代電線和焊料的一種解決方案是使用水溶性的導電模塑塑料。
選擇PCB材料的散熱注意事項
影響PCB的兩個因素是功率和熱量。因此，確定每個閾值至關重要。這可以通過評估貫穿材料長度的PCB的熱導率來完成。
導熱系數低的PCB材料會產生熱量，這對于熱量密集型應用可能是一個巨大的缺點。
選擇PCB材料
PCB有單面和雙面兩種，其中一些覆銅，而另一些則將鋁用于軍事和航空航天，汽車和醫療行業。對于這些特定領域，使用的材料應具有最佳性能。
選擇PCB材料的原因是它們的重量輕，質量好或具有承受高功率的能力。由于材料水平與性能水平相關，因此在選擇PCB材料時，確定哪些功能需要相互比較至關重要。
撓性板的大部分由Kapton組成，Kapton是一種聚酰亞胺薄膜，其耐熱性，尺寸一致性和介電常數僅為3.6。Kapton有三種Pyralux版本：FR，非阻燃（NFR）和無膠，高性能（AP）。
質量對于家用電子設備或工業設備的任何類型的電路板的構造都很重要。PCB等組件應在預期的使用壽命內提供出色的性能。電子設備，微波爐和其他家用設備依靠PCB技術來保持工作狀態。
LED照明用PCB
LED PCB板在運行時會發熱。因此，LED芯片安裝在由鋁，銅或合金混合物等金屬制成的底座上，并涂有高反射表面，以實現最佳的熱量管理并增加光輸出。這樣可以使發熱組件保持涼爽，并提高其散熱能力。這樣可以提高LED的性能和壽命。
因此，選擇用于LED應用的金屬芯PCB（MC-PCB）。其中包括一層薄薄的導熱介電材料，其傳熱效率比傳統的剛性PCB高得多。FR-4材料包括一個熱鍍鋁層，可以有效地散熱。鑒于MC-PCB材料是為更高的功率而開發的。
未來
深圳小銘打樣smt貼片加工:電子產品的小型化繼續推動PCB制造向電子功能增強的更小，更密集的電路板發展。進步包括3D模制塑料板和IC芯片使用的增加。這些進步將使PCB的制造在未來數年保持活躍。
計劃設計良好的層堆疊既可以使電磁輻射最小化，又可以防止電路受到外部噪聲源的干擾。它還可以減少信號串擾和阻抗失配問題。現代電子設備的發展要求PCB具有新的功能，例如輕巧，小型化，更好的功能和可靠性，高速和更長的壽命。
