Doska PCB je základom dosiek pre stavebné obvody, ktoré určuje ich fyzický, elektrický a tepelný výkon. Substrát zvyčajne prijíma dielektrickú kompozitnú štruktúru vyrobenú z epoxidovej živice a viazaný na jednu alebo obe strany medenej fólie. Potom je vrstva spájkovacej masky potiahnutá na hornej časti vrstvy medi, aby sa zabezpečila ochrana izolácie a zabránila poškodeniu spôsobeným kontaktom medzi komponentom a medeným drôtom. Vviacvrstvové dosky PCB, substrát sa používa ako sendvičové jadro a všetky vrstvy sú spojené spolu vysokým teplotou a vysokým tlakom.
Doska PCB priamo ovplyvňuje jej fyzické vlastnosti. Napríklad použitie tuhých dosiek môže zlepšiť pevnosť a trvanlivosť dosiek obvodov, zatiaľ čoflexibilné doskyUmožnite konštrukciu flexibilných obvodov, ktoré sa môžu ohýbať a krútiť bez prerušenia toku signálu.
Klasifikácia PCB pomocou substrátu
1. Podľa rôznych materiálov na posilnenie (bežne používané metódy klasifikácie)
Papierové substráty (FR -1, FR -2, FR -3): Používanie papierových substrátov, vhodné pre všeobecné elektronické aplikácie.
Substrát epoxidového sklenených vlákien (Fr -4, Fr -5): Vyrobené zo sklenenej vlákna zosilnenej epoxidovej živice, má vysokú mechanickú pevnosť a tepelnú odolnosť a je jedným z najbežnejších typov dosiek DPS s aplikáciami v mnohých odvetviach.
Kompozitné substráty (CEM -1, CEM -3): Používanie kompozitných materiálov so špecifickými mechanickými a elektrickými vlastnosťami.
HDI(RCC): Je to „medený list potiahnutý živici“ alebo „medený list potiahnutý živicou“, ktorý sa používa hlavne pre obvody s vysokou hustotou (HDI).
Špeciálne substráty (kovové substráty, keramické substráty, termoplastické substráty atď.): Používa sa na aplikácie, ktoré vyhovujú špeciálnym potrebám. Kovové substráty sa zvyčajne používajú na aplikácie, ktoré vyžadujú vysoký výkon tepla, keramické substráty sa bežne používajú na konštrukciu vysokofrekvenčných obvodov a termoplastické substráty majú vysoký odpor tepla a sú vhodné pre aplikácie vo vysoko teplotnom prostredí.
2. Klasifikované rôznymi živiciami
Doska fenolovej živice: Použitie fenolovej živice ako substrátu má špecifické chemické vlastnosti.
Doska epoxidovej živice: Vyrobená z epoxidovej živice má vynikajúce mechanické vlastnosti a tepelnú odolnosť.
Doska polyesterovej živice: Použitie polyesterovej živice ako substrátu, vhodné pre niektoré všeobecné aplikácie.
BT Resin Board: Vyrobená z BT živice, vhodná pre vysokofrekvenčné aplikácie a dizajn vysokorýchlostného obvodu.
Doska polyimidovej živice: Použitím polyimidovej živice má vynikajúci výkon vysokej teploty.
3. Klasifikovaný výkonom spomaľovača horenia
Typ spomaľovača horenia (ul 94- vo, ul 94- v1): Má dobrý výkon spomaľujúcim horením a je vhodný pre elektronické zariadenia s vysokým dopytom, ktoré môžu účinne zabrániť šíreniu ohňa.
Typ retardantu nelamu (UL 94- HB Grade): Zlý výkon spomaľovača horenia, zvyčajne používaný pre všeobecné aplikácie, nie je vhodný pre prostredia s vysokým dopytom.
Charakteristiky substrátu, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere materiálu
1. Teplota prechodu skla (Tg)
Keď teplota stúpa do určitej oblasti, prechádza z „skleneného stavu“ do „gumového stavu“ a zodpovedajúca teplota sa nazýva teplota skla (TG) dosky. Zvyčajne sa TG väčšia alebo rovná 150 stupňom sa nazýva médium TG List a TG väčší alebo rovný 170 stupňov sa nazýva vysoký list TG. V prípade vysokovýkonných dosiek s viacerými vrstvami, hrúbkou a veľkou plochou sa počas spájkovania vyžaduje viac tepla, aby sa zabezpečila spoľahlivosť spájkovania. Ak sa použije teplota spájkovania a čas konvenčných PCB, zvýši sa pravdepodobnosť „virtuálneho spájkovania“.
Preto by tento typ dosky mal mať lepšiu tepelnú odolnosť alebo vyššiu teplotu TG v porovnaní s konvenčnými PCB. TG dosky sa zvyšuje a odolnosť proti tepla, odolnosť proti vlhkosti, stabilita a ďalšie vlastnosti tlačenej dosky sa zlepší a vylepší, čo je rozhodujúce pre spracovanie dosiek s vysokou hustotou a viacvrstvami.
2. Teplota tepelného rozkladu (TD)
Teplota, pri ktorej dochádza k tepelnému pôsobeniu, dochádza k teplote, pri ktorej sa vyskytuje tepelná rozkladová reakcia. Hodnota TD je tiež dôležitým ukazovateľom na meranie tepelného odporu plechu. Vysoké materiály TD sú vhodné pre vysokoteplotné prostredia a znižujú riziko rozkladu substrátu.
3. Koeficient tepelnej expanzie (CTE)
Opíšte percentuálnu mieru expanzie alebo kontrakcie hárku pri zahrievaní alebo ochladení, kde jednotkové zvýšenie teploty spôsobuje lineárnu zmenu veľkosti substrátu. Substrát je zovrel sklenenou látkou v smeroch osi x a y, s malým CTE a spoločným koeficientom expanzie medzi 13-17. Hlavne zameranie na smer z-osi hrúbky doštičky. CTE os-osi sa meria pomocou metódy tepelnej analýzy.
A1 CTE: Termálna expanzná koeficient pod TG, s maximálnym štandardom 60 ppm/ stupeň
A2 CTE: Termálna expanzná koeficient nad TG, s maximálnym štandardom 300 ppm/ stupeň
4. Dielektrická konštanta (DK)
Označuje vodivosť materiálu. Bežne používaným médiom PCB je materiál FR4 s dielektrickou konštantou 3. 8-4. 8 v porovnaní so vzduchom. Táto dielektrická konštanta sa líši v závislosti od teploty a jej maximálny rozsah variácie môže dosiahnuť 20% v rozsahu teploty 0-70 stupňa. Zmena dielektrickej konštanty môže spôsobiť 10% oneskorenie v obvode a čím vyššia je teplota, tým väčšie je oneskorenie. Dielektrická konštanta sa tiež mení s frekvenciou signálu a čím vyššia je frekvencia, tým menšia je dielektrická konštanta.
DPS použité vvysokofrekvenčnýObvody (odkazujúce na frekvencie prenosu signálu väčšie ako 300 MHz) by mali prijať nižšiu dielektrickú konštantu ER, aby sa dosiahla vyššia rýchlosť prenosu signálu alebo menší čas oneskorenia. Inými slovami, čas oneskorenia prenosu signálu je úmerný druhému druhu odmocniny DK a čím vyšší DK, tým závažnejší je jav oneskorenia prenosu signálu.
5. dielektrická strata (DF)
Energia spotrebovaná dielektrickými materiálmi v dôsledku zahrievania pod pôsobením striedavých elektrických polí sa nazýva dielektrická strata, ktorá je obvykle predstavovaná dialektrickým faktorom straty opálenou δ. ER a Tan A sú priamo úmerné; Čím nižšia je hodnota DF, tým menšia je strata energie, ktorá je veľmi dôležitá pre vysokofrekvenčné signály.
6. Koeficient tepelnej vodivosti
Tepelná vodivosť, známa tiež ako tepelná vodivosť, sa vzťahuje na koeficient tepelnej vodivosti. Predstavuje fyzikálne množstvo tepelnej vodivosti látky. Vzťahuje sa na množstvo tepla (v kilokalóriách), ktoré prechádza plochou 1 meter štvorcový do 1 hodiny v dôsledku tepelného vedenia, keď je vertikálna vzdialenosť izotermálneho povrchu 1 meter a teplotný rozdiel je 1 stupeň.