Bahan PCB

Panduan Pemilihan Bahan PCB

PCB ialah bahagian paling penting dalam elektronik. Selain itu, akronim ini juga merujuk kepada papan pendawaian bercetak dan kad pendawaian bercetak, yang pada asasnya adalah perkara yang sama. Disebabkan peranan penting papan ini dalam segala-galanya daripada komputer hingga kalkulator, pemilihan bahan papan PC hendaklah dilakukan dengan teliti dan berpengetahuan, selaras dengan keperluan elektrik bagi sesuatu peralatan.

Sebelum pembangunan PCB, bahan papan litar kebanyakannya dipenuhi dengan himpunan wayar yang kusut dan bertindih yang mudah rosak pada titik-titik tertentu. Ia juga boleh menyebabkan litar pintas apabila usia meningkat dan sesetengah wayar mula retak. Seperti yang boleh dijangka, proses manual yang terlibat dalam pendawaian papan awal ini adalah mengelirukan dan sangat memenatkan.

Apabila semakin banyak komponen elektronik harian mula bergantung pada papan litar, bermulalah persaingan untuk membangunkan alternatif yang lebih ringkas dan padat, dan ini membawa kepada pembangunan bahan PCB. Dengan bahan PCB, litar boleh dihala antara pelbagai komponen yang berbeza. Logam yang memudahkan pemindahan arus antara papan dan mana-mana komponen yang disambungkan dikenali sebagai pateri, yang juga berfungsi dua kali ganda dengan sifat pelekatnya.

Komposisi Bahan PCB

PCB biasanya terdiri daripada empat lapisan, yang dilaminasi haba bersama menjadi satu lapisan.Jenis-jenis bahan PCB yang digunakan dalam PCB dari atas ke bawah termasuk Silkscreen, Soldermask, Tembaga dan Substrat.

Lapisan terakhir itu, iaitu substrat, diperbuat daripada gentian kaca danjuga dikenali sebagai FR4, dengan huruf FR mewakili "tahan api." Lapisan substrat ini menyediakan asas kukuh untuk PCB, walaupun ketebalannya boleh berbeza mengikut kegunaan papan tertentu.

Terdapat juga rangkaian papan yang lebih murah di pasaran yang tidak menggunakan bahan substrat PCB yang disebutkan sebelum ini, sebaliknya terdiri daripada fenolik atau epoksi. Disebabkan kepekaan terma papan ini, ia cenderung kehilangan laminasinya dengan mudah. Papan yang lebih murah ini selalunya mudah dikenal pasti melalui bau yang terhasil ketika ia dipateri.

Lapisan kedua PCB ialah kuprum, yang dilaminasikan pada substrat dengan gabungan haba dan pelekat. Lapisan kuprum ini adalah nipis, dan pada sesetengah papan terdapat dua lapisan sedemikian – satu di atas dan satu di bawah substrat. PCB dengan hanya satu lapisan kuprum biasanya digunakan untuk peranti elektronik yang lebih murah.

Yang digunakan secara meluaslaminat berlapis tembaga(CCL) boleh dikelaskan kepada kategori yang berbeza mengikut piawaian pengelasan yang berbeza termasuk bahan penguat, pelekat resin yang digunakan, kebolehbakaran, prestasi CCL. Pengelasan ringkas CCL ditunjukkan dalam jadual berikut.

Di atas topeng pateri hijau terdapat lapisan sutera skrin, yang menambah huruf dan penunjuk berangka yang menjadikan PCB boleh dibaca oleh pengatur cara teknikal. Ini seterusnya memudahkan pemasang elektronik untuk meletakkan setiap PCB di tempat yang betul dan dalam arah yang betul pada setiap komponen. Lapisan sutera skrin biasanya berwarna putih, walaupun warna seperti merah, kuning, kelabu dan hitam juga kadangkala digunakan.

Istilah Teknik Lapisan PCB

Selain mengetahui caraPCB berlapis, anda harus mengetahui istilah teknikal yang mengiringi penggunaan PCB:

• Cincin anularCincin tembaga yang mengelilingi lubang pada PCB.

• DRC. Singkatan bagi pemeriksaan peraturan reka bentuk. Secara asasnya, DRC ialah satu amalan di mana reka bentuk PCB diperiksa dari segi kefungsian. Butiran yang diperiksa termasuk lebar jejak dan lubang gerudi.

• Pukulan gerudi. Digunakan untuk menerangkan semua lubang pada PCB, sama ada betul atau tersalah letak. Dalam sesetengah kes, sesuatu lubang mungkin sedikit tidak tepat disebabkan oleh peralatan penggerudian yang tumpul yang digunakan semasa pengeluaran.
• Jari. Logam yang terdedah di sepanjang tepi papan yang berfungsi sebagai titik sambungan antara dua PCB. Jari biasanya ditemui pada permainan video lama dan kad memori.
• Bahagian tetikus. Satu bahagian PCB yang dibor secara berlebihan sehingga mengancam keutuhan struktur papan tersebut.
• Pad. Satu kawasan logam terdedah pada PCB, di mana sekeping komponen biasanya disolderkan.
• Panel.Papan litar besar yang terdiri daripada papan-papan kecil, yang akhirnya dipisahkan untuk kegunaan individu.
• Tampal stensil. Satu stensil logam di atas papan, di mana pes diletakkan untuk pematerian.
• Kapal terbang. Satu bahagian tembaga terdedah yang lebih besar pada PCB, yang ditandakan dengan sempadan tetapi tidak mempunyai laluan.
• Lubang berlapis tembusLubang yang menembusi PCB secara terus, biasanya untuk tujuan menyambungkan komponen lain. Lubang ini disalut (plated) dan biasanya mempunyai gelang anulus.
• Slot. Sebarang lubang yang bukan berbentuk bulat. PCB dengan slot selalunya berharga tinggi disebabkan kos pengeluaran untuk menghasilkan lubang berbentuk ganjil pada papan litar. Slot biasanya tidak disalut.
• Pemasangan permukaan. Satu kaedah di mana bahagian luaran dipasang terus pada PCB tanpa lubang tembus.
• Jejak. Satu garisan tembaga yang berterusan merentasi PCB.
• Skor-V. Satu tempat di mana papan telah dipotong sebahagiannya. Ini boleh menyebabkan PCB mudah patah.
• Melalui. Lubang di mana isyarat bergerak antara lapisan. Versi bertutup ditutupi dengan topeng pateri pelindung, manakala via tanpa penutup digunakan untuk penyambung.

Nombor yang mendahului sesuatu lapisan merujuk kepada bilangan tepat lapisan pengalir, sama ada lapisan penghalaan atau lapisan satah – dua jenis lapisan tersebut. Lapisan biasanya mempunyai nombor 1, atau mana-mana daripada empat nombor genap seterusnya: 2, 4, 6, 8. Papan berlapis kadangkala mempunyai nombor ganjil, tetapi ini jarang dan hampir tidak membawa sebarang perbezaan. Sebagai contoh, bahan asas PCB dalam papan 5 lapisan atau 6 lapisan hampir sama sahaja.

Kedua-dua jenis lapisan mempunyai fungsi yang berbeza. Lapisan penghalaan mempunyai trek. Lapisan satah berfungsi sebagai penyambung kuasa dan mempunyai satah kuprum. Lapisan satah juga mempunyai pulau yang menentukan tujuan pensinyalan papan, sama ada 3.3 V atau 5 V.

FR4 ialah nama kod untuk kepingan berlamina epoksi bertetulang kaca. Disebabkan kekuatannya, serta keupayaannya menahan kelembapan dan api, FR4 ialah salah satu bahan yang paling popular antara semua jenis bahan PCB.

Pertimbangan Reka Bentuk PCB Tambahan

Angka seperti 1.6 mm digunakan untuk menunjukkan ketebalan papan berlapis. Pada papan 4 lapis, 1.6 mm ialah ukuran piawai. Papan dengan ketebalan yang lebih besar, sebagai contoh, akan memberikan lebih banyak sokongan apabila objek sambungan yang berat perlu disokong.

Tahap piawai ketebalan kuprum pada lapisan satah ialah 35 mikron. Sebagai alternatif, ketebalan kuprum kadangkala dinyatakan dalam auns atau gram. Adalah lebih baik untuk memilih ketebalan kuprum yang lebih tinggi daripada biasa pada papan yang menyokong banyak aplikasi.

Laluan tidak bertujuan untuk memindahkan kuasa, tetapi ini kadangkala boleh berlaku apabila isyarat tidak mengendalikan frekuensi dengan betul. Jika masalah ini tidak dikawal, laluan tersebut boleh kehilangan sejumlah besar kuasa. Untuk memindahkan sebanyak mungkin kuasa dari satu sisi laluan ke sisi yang lain, susun atur laluan mesti mengambil kira persamaan penghantaran.

Secara umumnya, dua inci ialah jarak trek yang betul pada papan lapisan yang terdiri daripada bahan PCB FR4 bertrek kuprum, dengan syarat masa isyarat ialah satu nanosaat. Namun begitu, anda mesti mempertimbangkan kesan talian penghantaran bagi panjang trek yang tinggi, terutamanya jika keutuhan isyarat adalah penting. Internet dipenuhi dengan program dan hamparan yang direka untuk membantu orang ramai membuat pengiraan impedans yang betul untuk papan lapisan tertentu.

Pada kebanyakan papan, via adalah kosong, dan anda biasanya boleh melihat tembus melaluinya. Walau bagaimanapun, terdapat pelbagai keadaan di mana via boleh diisi. Untuk permulaan, adalah perlu untuk mengisi via apabila membentuk penghalang pelindung daripada habuk dan kekotoran lain. Kedua, via mungkin diisi untuk meningkatkan keupayaan pengaliran arus, dalam hal ini bahan pengalir mungkin digunakan. Satu lagi sebab via mungkin diisi adalah untuk meratakan papan.

Vias biasanya diisi dengan kepingan ball grid array (BGA). Jika berlaku sentuhan antara pin BGA dan lapisan dalam, pateri boleh meresap melalui via dan ke lapisan lain. Oleh itu, vias diisi untuk memastikan pateri tidak bocor ke lapisan lain, dan integriti sentuhan dikekalkan seperti yang dimaksudkan.

Salah satu kejadian yang lebih bermasalah pada papan berlapis ialah apabila satu sentuhan terputus dan bersambung semula pada suatu titik di sepanjang papan tersebut. Semakin kerap ini berlaku, semakin cepat bahagian papan itu berisiko rosak sepenuhnya. Pengguna elektronik rumah biasa akan mengalami masalah ini apabila salah satu butang pada kalkulator berhenti berfungsi. Setiap butang menekan ke bawah pada bahagian tertentu papan berlapis, dan apabila satu titik menjadi rosak, butang yang berkaitan dengan titik itu tidak dapat menghantar isyaratnya.

Satu lagi cara sesentuh boleh terhakis di bahagian tertentu ialah apabila satu slot kad sekunder dipasang pada papan induk. Jika kad itu dikendalikan dengan cuai, salah satu bahagian di sepanjang kad boleh rosak dan tidak lagi berfungsi selepas itu. Cara terbaik untuk melindungi permukaan papan yang bersentuhan antara satu sama lain adalah dengan menggunakan lapisan emas, yang berfungsi sebagai penghalang pemanjang hayat. Namun begitu, emas boleh menjadi mahal, dan penggunaannya pada tab menambah satu lagi langkah dalam proses pembuatan PCB.

Topeng pateri PCB

Warna yang paling biasa dikenal orang ramai apabila bercakap tentang papan induk ialah hijau,warna topeng pateri. Walaupun tidak begitu biasa, topeng pateri kadangkala juga hadir dalam warna lain, seperti merah atau biru. Topeng pateri juga dikenali dengan akronim LPISM, yang bermaksud “liquid photo imageable soldermask”. Tujuan topeng pateri adalah untuk mengelakkan kebocoran pateri cair. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kejadian seperti ini menjadi lebih kerap disebabkan kekurangan topeng pateri. Namun begitu, menurut kebanyakan laporan, pengguna secara umumnya lebih menggemari papan yang mempunyai topeng pateri berbanding papan yang tidak mempunyainya.

Setelah topeng pateri digunakan pada PCB, PCB dikenakan pateri cair. Semasa proses ini berlaku, permukaan tembaga yang terdedah menjadi bersalut pateri. Keseluruhan proses ini dikenali sebagai perataan pateri udara panas (HASL). Apabila cip SMD dipateri, papan dipanaskan sehingga pateri menjadi cair dan komponen diletakkan pada kedudukan yang betul. Apabila pateri mengering, komponen juga menjadi terpateri. HASL biasanya mengandungi plumbum sebagai salah satu sebatian dalam pateri, walaupun pilihan bebas plumbum juga wujud.

Jarak antara lebar jejak ditunjukkan dengan tanda sengkang. Sebagai contoh, apabila anda melihat angka 6/6 mil, itu bermaksud 6 mil ialah lebar jejak minimum, serta jarak minimum antara jejak. Oleh itu, semua jarak pada papan yang dimaksudkan hendaklah sama ada memenuhi atau melebihi 6 mil. Bagi mereka yang tidak biasa, unit mil digunakan untuk menentukan jarak pada bahan PCB. Lebar dan jarak amat penting terutamanya bagi papan yang direka untuk mengendalikan arus yang tinggi.

Apabila papan PCB berbilang lapisan, pelbagai jejak tidak dapat diperiksa secara visual untuk kebolehcapaian mereka. Oleh itu, satu ujian dijalankan dengan meletakkan prob di hujung jejak untuk mengesahkan semua isyarat boleh dicapai. Ujian ini dilakukan dengan mengenakan voltan dari satu hujung. Jika voltan ini dikesan dari hujung yang lain, jejak tersebut dianggap berada dalam keadaan berfungsi. Walaupun ujian ini tidak selalu penting pada papan dengan hanya satu atau dua lapisan, ia tetap disyorkan jika anda benar-benar mementingkan kualiti.

Vias yang menyambungkan lapisan dalam dan luar dikenali sebagai via buta. Nama ini terhasil daripada fakta bahawa via sedemikian hanya dapat dilihat dari satu sisi sahaja. Vias yang menyambungkan dua atau lebih lapisan dalam dikenali sebagai via tertanam, yang tidak dapat dilihat dari bahagian luar pada mana-mana sisi. Pada papan yang mengandungi via buta dan tertanam, pengisian via sering digunakan. Ini mengekalkan permukaan luar lebih terjamin dan membantu mengurangkan kemungkinan pateri meresap dan menembusi via dalaman.

Pemilihan Bahan yang Mempengaruhi Kos

PCB biasanya menelan kos lebih tinggi apabila ia mengandungi ciri seperti tab emas, via buta atau tertanam, atau pengisian via. Begitu juga, PCB dengan jarak garisan / lebar di bawah 6 mil juga cenderung lebih mahal. Sebab bagi harga yang lebih tinggi ini ialah proses alternatif yang terlibat dalam pengeluaran papan PCB yang luar biasa. Dengan cara yang sama, sesetengahPengeluaran PCBternyata tidaklah begitu menguntungkan atau berjaya apabila mil rendah atau via dalaman digunakan, dan harga yang lebih tinggi ditetapkan untuk menampung kerugian. Terdapat pengeluar yang menghasilkan PCB dengan ukuran garisan/jarak serendah 3 mil, tetapi ini secara umumnya tidak digalakkan kecuali jika itu satu-satunya pilihan anda untuk komponen tertentu.

Kesan Kuasa dan Haba terhadap Pemilihan Bahan PCB

Daripada semua faktor yang mempengaruhi PCB, dua yang paling ketara ialah kuasa dan haba. Oleh itu, adalah penting untuk menentukan ambang bagi setiap satunya, yang boleh dilakukan dengan menilai kekonduksian terma sesuatu PCB. Ini mentakrifkan bagaimana kuasa watt ditukarkan kepada suhu melalui panjang bahan tersebut. Namun begitu, tiada nilai kekonduksian terma yang ditetapkan secara menyeluruh dalam industri.

Sebagai contoh, Rogers Corp. menghasilkan satu bahan PCB, RT/duroid 5880, yang sering digunakan dalam EW dan komunikasi. Pemalar dielektrik bahan ini adalah rendah kerana ia merupakan bahan komposit yang mengandungi unsur kaca mikro-fiber. Mikro-fiber ini bertujuan untuk meningkatkan kekuatan gentian dalam bahan tersebut.

Walaupun PCB sangat sesuai untuk aplikasi yang menggunakan frekuensi tinggi, kekonduksian terma bahan yang rendah menyebabkannya mudah menjadi panas, yang boleh menjadi kelemahan besar dalam aplikasi yang menghasilkan banyak haba.

Bahan PCB dan Aplikasi Industri

Untuk aplikasi dalam ketenteraan serta industri aeroangkasa, automobil dan perubatan, PCB dihasilkan dalam jenis satu lapis dan juga dua lapis, sebahagiannya berlapis tembaga dan sebahagian lagi menggunakan aluminium. Dalam setiap industri ini, bahan tersebut digunakan untuk prestasi maksimum dalam bidang tertentu. Oleh itu, bahan teras PCB dipilih kerana sifatnya yang ringan dalam industri tertentu atau kerana keupayaannya mengendalikan jumlah kuasa yang tinggi dalam industri lain. Justeru, apabila keupayaan prestasi diambil kira, adalah penting untuk menentukan fungsi mana yang perlu dibandingkan antara satu sama lain ketika memilih bahan mentah PCB, memandangkan tahap bahan berkorelasi dengan tahap prestasi.

Papan Fleksibel dan Papan Fleksibel-Kaku

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, flex danpapan tegar-fleksibeltelah menjadi semakin popular kerana pilihan yang dibenarkan untuk pelbagai kegunaan. Pada asasnya, ia boleh dibengkokkan, dilipat dan juga dibalut mengelilingi objek, jadi ia boleh digunakan untuk mencapai aplikasi yang tidak mungkin dicapai dengan papan litar rata. Sebagai contoh, papan fleksibel mungkin digunakan untuk sejenis peralatan yang memerlukan papan dilipat pada satu sudut dan masih mengalirkan arus dari satu hujung ke hujung yang lain tanpa memerlukan panel sambungan.

Kebanyakan papan fleksibel di pasaran terdiri daripada Kapton, iaitu filem poliimid yang dihasilkan oleh DuPont Corporation. Filem ini mempunyai ciri seperti rintangan haba, kestabilan dimensi dan pemalar dielektrik hanya 3.6.

Kapton hadir dalam tiga versi Pyralux:
• Bahan kalis api (FR)
• Bukan kalis api (NFR)
• Tanpa pelekat / prestasi tinggi (AP)

Memilih Bahan Papan PCB – Kualiti Diutamakan

Apabila memilih bahan papan PCB, kualiti adalah amat penting dalam pembinaan apa-apa jenis papan, sama ada ia digunakan untuk elektronik rumah atau peralatan industri. Sesuatu komponen yang mengandungi papan litar bercetak boleh jadi besar atau kecil, murah atau mahal, tetapi apa yang paling penting ialah item tersebut memberikan prestasi unggul sepanjang tempoh jangka hayat yang dijangkakan.

Walaupun terdapat beberapa jenis bahan PCB yang digunakan dalam sesuatu papan, kebolehpercayaan produk akhirnya adalah apa yang dicari oleh pengguna dan perniagaan dalam produk yang menggunakan papan litar. Sudah tentu, adalah sangat penting juga bahawa bahan papan PCB cukup kukuh untuk kekal utuh, walaupun sesuatu komponen secara tidak sengaja terjatuh atau tertolak ke sisi.

Pada peralatan berkomputer, sebagai contoh, PCB tahan lama memastikan kemas kini perkakasan boleh dibuat tanpa merosakkan bahan papan PCB sedia ada. Perkara yang sama berlaku untuk peranti elektronik, ketuhar gelombang mikro dan peralatan rumah lain yang bergantung pada teknologi PCB untuk kekal berfungsi. Malah di kemudahan awam elektronik seperti ATM, PCB mesti berfungsi tanpa gagal supaya butang dapat berfungsi dan arahan dapat difahami tanpa kelewatan.

PCBCart menawarkan rangkaian penuh perkhidmatan fabrikasi dan pemasangan PCB. Berkat pengalaman lebih daripada 20 tahun dan teknologi inovatif kami, kami berupaya mengendalikan pelbagai bahan laminat dan bahan substrat termasuk FR4, Rogers dan lain-lain yang paling popular serta digunakan secara meluasPerkhidmatan kami telah digunakan oleh jurutera merentasi sektor perindustrian, dengan objektif yang unik berkaitan operasi dan fungsi komponen yang menggunakan PCB.

Semak Berapa Kos untuk Menghasilkan PCB Anda

Ada soalan tentang pemilihan PCB, serta keupayaan pembuatan PCB dan pemasangan elektronik kami? Hubungi kami dengan menggunakanborang hubungan iniKami akan membalas dengan sangat cepat.

Sumber yang Berguna
•Jenis Bahan Substrat PCB Manakah yang Sesuai untuk PCB Anda - Bahagian Satu
•PCBCart Menawarkan Perkhidmatan Pembuatan PCB Tersuai Profesional - Bermula dari 1 keping
•PCBCart Menawarkan Perkhidmatan Perhimpunan PCB (PCBA) Siap Guna - Kualiti 100% Dijamin
•Keperluan pada Fail Reka Bentuk PCB untuk Pengeluaran yang Cekap