Basılı devreler kartlarının bileşenleri (PCB) 2

Baskılı Devre Kartları Nelerden Yapılır?

PCB'ler, bileşenler ve alt tabakalar için bir dizi malzeme kullanabilir. Malzemenin seçimi, belirli uygulamanın ihtiyaçlarına bağlıdır, çünkü farklı malzemeler, devreye belirli koşullarda daha iyi performans sağlayacak farklı özellikler kazandırabilir.

Tasarımcılar, yüksek hızlı uygulamalardaki elektriksel performanslarına veya otomotiv motor altı uygulamaları gibi termal veya mekanik dayanıklılıklarına göre malzeme seçebilirler. Tasarımcılar, bir düzenleyici ajansın gereksinimlerine uymayı seçebilirler. Örneğin, AB'nin Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması (RoHS) direktifi, tüm kısıtlı kimyasalları ve metalleri içeren maddelerin kullanımını yasaklamaktadır.

Dikkate alınması gereken en yaygın faktör, ürünlerin UL sertifikalı olup olmadığıdır, bu da Underwriters Laboratories alev bastırma özelliklerini ifade eder. UL puanı, yangın durumunda devre kartının kendi kendine sönmemesini sağlamak için birçok elektronik cihaz için çok önemlidir ve genellikle tüketici elektroniği ve diğerleri için esastır.

Laminatlar genellikle farklı yalıtım özelliklerine sahip kumaş kumaşları ve reçinelerden yapılır. Buna, cam ve reçine kaplamalar kullanan FR4 epoksi Teflon Poliimid ve diğerleri gibi dielektrikler dahildir. Belirli bir PCB için hangisinin en iyi sonucu vereceğini çeşitli farklı elektriksel ve termal yönler belirler.

PCB tasarımcıları, PCB'lerini tasarlamak için seçtikleri malzemeye baktıklarında çeşitli performans sorunlarını dikkate almalıdır. Dikkate alınması gereken en yaygın hususlardan bazıları şunlardır:

• Dielektrik sabiti, elektriksel performansın önemli bir göstergesidir
• Alev geciktiricilik, UL sertifikası için önemli bir husustur (yukarıya bakın)
• Daha yüksek cam geçiş sıcaklıkları (Tg), montaj işleme için daha yüksek sıcaklıklara dayanma yeteneği için
• Azaltılmış kayıp faktörleri, sinyal hızının önemli olduğu yüksek hızlı uygulamalar için esastır.
• Mekanik mukavemet; PCB'nin hizmete alındığında gerektirebileceği kesme, çekme ve çeşitli mekanik özellikleri içerir
• Termal sistem performansı, yüksek sıcaklıklı hizmet ortamlarında çalışırken önemli bir faktördür
• Boyutsal kararlılık veya malzemenin ne kadar kaydığı ve imalat termal döngüleri ve neme maruz kalma sırasında ne sıklıkta hareket ettiği

İşte elektronik bileşenlerle basılmış devre kartlarının üretiminde kullanılan en iyi bilinen malzemelerden bazıları:

1. Prereg ve epoksi laminat FR4FR4 laminat, dünya çapında en çok aranan PCB alt tabaka malzemesidir. 'FR4' terimi, NEMA LI 1-1998 spesifikasyonlarının gereksinimlerini karşılayan bir grup malzemeyi ifade eder. FR4'teki malzemeler, uygun mukavemet-ağırlık oranına ek olarak mükemmel elektriksel, termal ve mekanik özellikler sergiler ve bu da onların çok çeşitli elektronik uygulamalarda kullanılmasına olanak tanır. FR4 laminatlar ve prepregler, cam kumaş ve epoksi reçineden yapılır ve genellikle mevcut en ucuz PCB malzemeleridir. Genellikle on dört kattan daha küçük, çift veya tek taraflıdan çok katmanlı yapılara sahip PCB'ler için özellikle tercih edilir. Ayrıca, bu baz reçine, elektriksel, termal performansı ve UL alev güvenliğini/derecelendirmesini önemli ölçüde artıran katkı maddeleri ile karıştırılabilir ve bu da yüksek katman sayılı tasarımların yanı sıra daha yüksek sıcaklık stresi uygulamaları ve yüksek hızlı devre tasarımları için daha düşük maliyetle daha yüksek elektriksel performans için kullanılabilme yeteneğini büyük ölçüde artırır. Pregregler ve laminatlar FR4, çeşitli şekillerde kullanılabilir ve yaygın olarak kabul gören üretim yöntemlerini kullanarak güvenilir verimlerle uyarlanabilir.
2. Poliimid laminatlar ve prepregler:Poliimid laminatlar, FR4 malzemesinden daha iyi sıcaklıklara ve ayrıca elektriksel özelliklerde bir artışa sahiptir. Poliimidler FR4'ten daha pahalıdır, ancak aşırı ve yüksek sıcaklıklarda daha iyi dayanıklılık sunarlar. Ayrıca, termal döngü söz konusu olduğunda daha yüksek bir kararlılığa sahiptirler ve daha düşük genleşme yeteneklerine sahiptirler, bu da onları daha fazla katman sayısına sahip yapılar için ideal hale getirir.
3. Bağlama ve Teflon katmanı:Teflon malzemelerden yapılmış bağlama ve laminatlar, yüksek hızlı devre uygulamaları için ideal hale getiren olağanüstü elektriksel özelliklere sahiptir. Teflon malzemeler poliimidden daha pahalıdır, ancak tasarımcılara ihtiyaç duydukları hızı ve performansı sağlar. Teflon malzemeler cam kumaş üzerine kaplanabilir, ancak desteklenmeyen filmler veya mekanik özellikleri artırmak için özel katkı maddeleri ve dolgu maddeleri kullanılarak da yapılabilir. Teflon PCB'lerin üretimi genellikle yetenekli ve eğitimli bir iş gücü, özel ekipman ve süreçler ve daha düşük üretim verimlerinin beklentisi gerektirir.
4. Esnek laminatlarKalınlığı ince olan bu laminatlar, elektriksel sürekliliği etkilemeden elektronik tasarımları katlamanıza olanak tanır. Bunları desteklemek için cam kumaş kullanmazlar, bunun yerine bir plastik levha üzerine inşa edilirler. Ürün ömrü boyunca devrelerin sürekli katlandığı anlamına gelen dinamik esnekliğe sahip oldukları için, tek seferlik esnek-kurulum uygulamasında katlanmış bir cihaz olarak olabilirler. Esnek laminatlar, poliimid veya LCP (sıvı kristal polimer) gibi daha yüksek sıcaklıklı malzemelerden veya polietilen ve kalem gibi son derece ucuz malzemelerden yapılabilir. Esnek laminatlar son derece ince olduğundan, esnek devreler yapmak da yüksek eğitimli bir iş gücü, özel ekipman ve süreçler ve ayrıca daha düşük üretim verimlerinin beklentisini gerektirebilir.
5. Diğer:Piyasada, farklı mekanik veya elektriksel özellikler elde etmek için reçineleri karıştıran BT ve siyanat ester seramikleri veya karışık malzemeler dahil olmak üzere birçok farklı bağlama ve laminat malzemesi mevcuttur. Miktarlar FR4'ten çok daha küçük olduğundan ve üretim çok daha karmaşık olduğundan, genellikle PCB tasarımları için daha pahalı alternatifler olarak kabul edilirler.

Doğru laminatın seçimi, PCB'nin son uygulamaya uygun mekanik, dielektrik, elektriksel ve termal özelliklere sahip olmasını sağlamak için çok önemlidir.