PCB材料選擇指南

印刷電路板是電子產(chǎn)品中最重要的部分?；蛘?，首字母縮略詞也占印刷線路板和印刷線路卡的基本相同。由于這些電路板在從計(jì)算機(jī)到計(jì)算器的所有部件中起著至關(guān)重要的作用，因此應(yīng)對(duì)PC板材料的選擇應(yīng)謹(jǐn)慎處理并了解特定設(shè)備的電氣必需品。

在開發(fā)之前PCB，電路板材料大多被纏繞的重疊電線所覆蓋，這些電線在某些接合處很容易失效。一旦年齡停留并且某些電線開始破裂，它們也可能短路。正如可以預(yù)料的那樣，進(jìn)入這些早期電路板布線的手動(dòng)過程令人困惑和苦心。

隨著越來越多的日常電子元件開始依賴電路板，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手開發(fā)更簡單，更緊湊的替代品，這導(dǎo)致了材料PCB的發(fā)展。使用PCB材料，電路可以在許多不同組件之間進(jìn)行路由。有助于在電路板和任何連接元件之間傳輸電流的金屬稱為焊料，它具有粘合性質(zhì)的雙重用途。

PCB材料成分

PCB通常由四層組成，它們熱層壓在一起形成一層。 PCB從上到下使用的材料包括絲網(wǎng)印刷，阻焊層，銅和基板。

最后一層，基板，由玻璃纖維制成，也是被稱為FR4，F(xiàn)R字母代表“阻燃劑”。該基板層為PCB提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但厚度可根據(jù)給定電路板的用途而變化。

市場(chǎng)上也存在價(jià)格較低的電路板，而不使用相同的上述PCB材料，但由酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂組成。由于這些板的熱敏性，它們?nèi)菀资訅?。這些更便宜的電路板通常很容易通過焊接時(shí)散發(fā)的氣味來識(shí)別。

PCB第二層是銅，用熱和粘合劑的混合物層壓到基板上。銅層很薄，并且在一些板上有兩個(gè)這樣的層 - 一個(gè)在基板上方，一個(gè)在基板下方。只有一層銅的PCB往往用于更便宜的電子設(shè)備。

根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，包括增強(qiáng)材料，大量使用的覆銅板（CCL）可分為不同的類別，使用樹脂粘合劑，易燃性，CCL性能。 CCL的簡要分類如下表所示。

綠色阻焊層上方是絲網(wǎng)層，它增加了字母和數(shù)字指示器，使PCB可供技術(shù)程序員閱讀。反過來，這使電子裝配工更容易將每個(gè)PCB放置在每個(gè)元件上的適當(dāng)位置和正確方向上。絲網(wǎng)印刷層通常是白色的，但有時(shí)也會(huì)使用紅色，黃色，灰色和黑色等顏色。

PCB層技術(shù)術(shù)語

除了了解PCB的分層情況外，您還應(yīng)該了解PCB使用的技術(shù)術(shù)語：

?環(huán)形圈。銅環(huán)圍繞PCB上的孔。

?DRC 。設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的首字母縮寫。從本質(zhì)上講，DRC是一種檢查PCB功能設(shè)計(jì)的實(shí)踐。檢查的細(xì)節(jié)包括跡線和鉆孔的寬度。

?鉆探 。用于描述PCB上的所有孔，無論是正確的還是放錯(cuò)位置的。在某些情況下，由于在生產(chǎn)過程中使用了鈍鉆設(shè)備，孔可能會(huì)略微不正確。
?Finger 。沿著板邊緣暴露的金屬，用作兩個(gè)PCB之間的連接點(diǎn)。手指最常見于舊視頻游戲和存儲(chǔ)卡上。
?鼠標(biāo)位。 PCB部分過度鉆孔，威脅到電路板的結(jié)構(gòu)完整性。
?墊。 PCB上暴露金屬的區(qū)域，通常在其上施加焊接件。
?面板。大型電路板，由較小的電路板組成，最終分開供個(gè)人使用。
?粘貼模板。板上的金屬模板，在其上放置焊膏進(jìn)行焊接。
?Plane 。 PCB上暴露的銅的較大部分，由邊界標(biāo)記但缺少路徑。
?通孔。直接穿過PCB的孔，通常用于連接另一個(gè)組件?？资请婂兊?，通常有一個(gè)環(huán)形圈。
?槽。任何非圓形的洞。由于在電路板上形成奇形孔的生產(chǎn)成本，帶槽的PCB通常價(jià)格昂貴。插槽通常不鍍。
?表面貼裝。一種方法，即外部零件直接安裝在PCB上，無需通孔。
?Trace 。 PCB上正在進(jìn)行的銅線。
?V-score 。董事會(huì)被部分裁員的地方。這可能導(dǎo)致PCB易于卡入。
?Via 。信號(hào)在層之間傳播的孔。帳篷版本覆蓋有保護(hù)性焊接掩模，而未插入的通孔則用于連接器附件。

層前面的數(shù)字是指導(dǎo)電層的確切數(shù)量，無論是路由層還是平面層 - 兩種層類型。圖層往往具有數(shù)字1，或接下來的四個(gè)偶數(shù)中的任何一個(gè)：2,4,6,8。層板有時(shí)會(huì)有奇數(shù)，但這些很少見，幾乎沒有任何區(qū)別。例如，5層或6層板中的PCB材料實(shí)際上是相同的。

兩種圖層類型具有不同的功能。路由層功能軌道。平面層用作電源連接器并具有銅平面。平面層還具有確定電路板信號(hào)用途的島，無論是3.3 V還是5 V。

FR4是玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂層壓板的代號(hào)。由于其強(qiáng)度以及耐水和防火的能力，F(xiàn)R4是最受歡迎的PCB材料之一。

其他PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

如1.6 mm的數(shù)字用于表示層板的厚度。在4層板上，1.6 mm是標(biāo)準(zhǔn)尺寸。例如，當(dāng)需要支撐較重的連接物時(shí)，厚度較大的板將提供更多支撐。

平面層上銅標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)水平為35微米?；蛘?，銅厚度有時(shí)以盎司或克表示。在支持大量應(yīng)用的電路板上最好采用高于普通銅厚度。

曲目并不意味著傳輸功率，但有時(shí)在信號(hào)不能正確處理頻率時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況。如果問題沒有得到控制，軌道最終可能會(huì)失去大量的電力。為了獲得盡可能多的力量從軌道的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)，軌道的布局必須考慮到傳輸方程。

通常，兩英寸是層上的正確軌道距離由銅軌FR4 PCB材料組成的電路板，信號(hào)時(shí)間為1納秒。但是，您必須考慮傳輸線對(duì)高軌道長度的影響，特別是在信號(hào)完整性至關(guān)重要的情況下?；ヂ?lián)網(wǎng)上有很多程序和電子表格，旨在幫助人們對(duì)特定的電路板進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖杩褂?jì)算。

在大多數(shù)電路板上，過孔是空的，你通?？梢钥吹剿鼈?。盡管如此，在各種情況下可以填充過孔。對(duì)于初學(xué)者來說，在形成灰塵和其他雜質(zhì)的保護(hù)屏障時(shí)，必須填充過孔。其次，可以填充通孔以提高電流的承載能力，在這種情況下可以使用導(dǎo)電材料?？赡芴畛溥^孔的另一個(gè)原因是對(duì)電路板進(jìn)行調(diào)平。

過孔通常填充球柵陣列（BGA）。如果在BGA引腳和內(nèi)層之間發(fā)生接觸，焊料可能會(huì)滑過通孔并進(jìn)入不同的層。因此，填充過孔以確保焊料不會(huì)泄漏到另一層，并保持觸點(diǎn)的完整性。

層板上出現(xiàn)的一個(gè)更麻煩的事情是當(dāng)一個(gè)接觸點(diǎn)在板上的某個(gè)點(diǎn)突然進(jìn)出時(shí)。發(fā)生的越多，董事會(huì)的部分就越容易完全放棄。當(dāng)計(jì)算器上的一個(gè)按鈕停止工作時(shí)，普通家用電子設(shè)備用戶將遇到此問題。每個(gè)按鈕按下層板的特定部分，當(dāng)一個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，與該點(diǎn)相關(guān)的按鈕無法發(fā)送信號(hào)。

另一種方式可以觸摸聯(lián)系人某些位置是將二級(jí)卡插槽放在主板上。如果卡處理不當(dāng)，卡上的一個(gè)點(diǎn)可能會(huì)損壞，并且無法在那里工作。保護(hù)彼此接觸的板表面的最佳方法是使用金層，其用作增強(qiáng)生命的屏障。然而，金可能是昂貴的，并且它在標(biāo)簽中的使用增加了PCB制造過程中的另一個(gè)步驟。

PCB焊接掩模

大多數(shù)人在主板上熟悉的顏色是綠色，即阻焊膜的顏色。雖然不常見，但阻焊膜有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)在其他顏色中，例如紅色或藍(lán)色。焊料掩模也稱為首字母縮寫詞LPISM，它代表液體可成像的焊接掩模。焊接掩模的目的是防止液體焊料的泄漏。近年來，由于缺少焊接掩模，其發(fā)生率變得更加普遍。然而，大多數(shù)人認(rèn)為，用戶通常更喜歡在沒有焊接掩模的情況下使用焊接掩模的電路板。

焊接掩模一直存在應(yīng)用于PCB，PCB經(jīng)受熔融焊料。當(dāng)該過程發(fā)生時(shí)，銅的暴露表面變得溶劑化。整個(gè)過程稱為熱風(fēng)焊料平整（HASL）。當(dāng)SMD芯片被焊接時(shí)，電路板被加熱到焊料形成熔融狀態(tài)的點(diǎn)，并將元件放入適當(dāng)?shù)奈恢?。隨著焊料干燥，元件也會(huì)被焊接。 HASL通常包含鉛作為焊料中的一種化合物，但也存在無鉛選項(xiàng)。

軌道寬度的間距用短劃線表示。例如，當(dāng)您看到圖6/6密耳時(shí)，將指定6密耳作為最小軌道寬度，以及最小軌道間距。因此，所討論的電路板上的所有間距應(yīng)滿足或超過6密耳。對(duì)于那些不熟悉的人，mils單元用于確定PCB材料的距離。對(duì)于設(shè)計(jì)用于處理大量電流的電路板，寬度和間距尤為重要。

當(dāng)PCB板是多層的時(shí)，不能在視覺上檢查各種軌道的可訪問性。因此，執(zhí)行測(cè)試以將探針放置在軌道的末端以驗(yàn)證所有信號(hào)是否可到達(dá)。該測(cè)試是在一端施加伏特的情況下進(jìn)行的。如果從另一側(cè)感測(cè)到這些電壓，則認(rèn)為軌道處于工作狀態(tài)。雖然測(cè)試對(duì)于只有一層或兩層的電路板并不總是必不可少，但如果您真正關(guān)心質(zhì)量，仍然建議使用。

連接內(nèi)層和外層的過孔稱為盲孔。該名稱的結(jié)果是因?yàn)檫@樣的過孔只能從一側(cè)發(fā)現(xiàn)。連接兩個(gè)或多個(gè)內(nèi)層的過孔稱為埋入式過孔，不能從外側(cè)發(fā)現(xiàn)任何一側(cè)。在包含盲孔和埋孔的板上，經(jīng)常使用填充物。這樣可以使外表面更加安全，并有助于降低焊料滑過并穿透內(nèi)部過孔的可能性。

影響成本的材料選擇

PCB包含金標(biāo)簽，盲孔或埋孔或填充等功能時(shí)，通常會(huì)花費(fèi)更多。同樣，線寬/間距小于6密耳的PCB也往往成本更高。這些更高價(jià)格的原因是制造不尋常的PCB板的替代工藝。出于同樣的原因，某些PCB產(chǎn)品在低密耳或內(nèi)部通孔的特點(diǎn)上并沒有那么有利可圖或成功，并且更高的價(jià)格被設(shè)定為彌補(bǔ)損失。存在制造PCB的線寬/寬度低至3密耳的制造商，但通常不建議這樣做，除非它是您對(duì)特定組件的唯一選擇。

電源和熱量對(duì)PCB材料選擇的影響

在影響PCB的所有因素中，兩個(gè)最密集的是電源和熱量。因此，確定每個(gè)閾值至關(guān)重要，這可以通過評(píng)估PCB的導(dǎo)熱系數(shù)來完成。這定義了瓦數(shù)功率如何通過材料的長度轉(zhuǎn)換為溫度。但是，沒有確定的行業(yè)熱導(dǎo)率值。

例如，Rogers Corp.攜帶PCB材料，RT/duroid 5880，通常用于電子戰(zhàn)和通信。這種材料的介電常數(shù)很低，因?yàn)樗且环N含有微纖維玻璃元素的復(fù)合材料。這些微纖維旨在提高材料中纖維的強(qiáng)度。

雖然PCB非常適合高頻應(yīng)用，但材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，容易發(fā)熱，這可能是巨大的熱耗材應(yīng)用中的缺點(diǎn)。

PCB材料和工業(yè)應(yīng)用

適用于軍事和航空航天，汽車應(yīng)用和醫(yī)療行業(yè)，多氯聯(lián)苯是單面和雙面制造的，其中一些是銅包覆的，另一些是使用鋁的。在這些行業(yè)中，每種行業(yè)都使用這種材料，以在特定領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)最佳性能。因此，PCB材料在某些行業(yè)中選擇其輕質(zhì)量，或者在其他行業(yè)中具有處理大量功率的能力。因此，當(dāng)考慮性能能力時(shí)，在選擇PCB材料時(shí)確定哪些功能需要相互比較至關(guān)重要，因?yàn)椴牧纤脚c性能水平相關(guān)。

Flex和剛性柔性板

近年來，柔性和剛性柔性板因其在各種用途中所允許的選擇而日益普及?；旧?，它們可以彎曲，折疊甚至纏繞在物體周圍，因此它們可用于實(shí)現(xiàn)平板電路板永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用。例如，柔性板可能用于一塊設(shè)備，它需要一塊板以一定角度折疊，并且仍然可以將電流從一端傳送到另一端，而無需連接面板。

市場(chǎng)上的大多數(shù)柔性板由Kapton組成，這是一種由杜邦公司發(fā)明的聚酰亞胺薄膜。該薄膜具有耐熱性，尺寸一致性和介電常數(shù)僅為3.6的特性。

Kapton有三種Pyralux版本：
?阻燃劑（FR）
?非 - 阻燃劑（NFR）
?無粘合劑/高性能（AP）

選擇PCB板材料 - 質(zhì)量第一

在選擇PCB板材料時(shí)，質(zhì)量在任何建筑中都至關(guān)重要板類型，無論是用于家用電子產(chǎn)品還是工業(yè)設(shè)備。包含印刷電路板的組件可能大或小，便宜或昂貴，但最重要的是所討論的項(xiàng)目在其預(yù)期壽命的整個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)提供優(yōu)異的性能。

雖然有多種類型的PCB材料可以用于特定電路板，但產(chǎn)品可靠性最終是消費(fèi)者和企業(yè)在使用電路板的產(chǎn)品中所尋求的。當(dāng)然，PCB板材料的強(qiáng)度足以容納在一起也是至關(guān)重要的，即使組件意外掉落或側(cè)向撞擊也是如此。