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      印制電路板介紹和PCB類型

      發布日期:2020-04-27瀏覽次數:128 次

      什么是PCB?

      印制電路板(PCB)是大多數電子產品中用作基礎的板-既用作物理支撐件,又用作表面安裝和插座組件的布線區域。PCB最通常由玻璃纖維,復合環氧樹脂或其他復合材料制成。

      大多數用于簡單電子設備的PCB很簡單,并且僅由單層組成。更復雜的硬件(例如計算機圖形卡或主板)可以具有多層,有時最多十二層。

      盡管PCB最常與計算機關聯,但它們可以在許多其他電子設備中找到,例如電視,收音機,數碼相機和手機。除了在消費類電子產品和計算機中使用以外,不同類型的PCB還用于許多其他領域,包括:

      醫療設備。

      現在,電子產品比前幾代產品密度更高且功耗更低,從而可以測試令人興奮的新醫療技術。大多數醫療設備使用高密度PCB,該PCB用于創建最小和最密集的設計。由于需要小尺寸和輕量,這有助于減輕與醫學領域的顯影裝置有關的一些獨特限制。從起搏器之類的小型設備到X射線設備或CAT掃描儀等大型設備,PCB已遍及所有領域。

      工業機械。

      PCB通常用于大功率工業機械中。在當前的一盎司銅PCB不能滿足要求的地方,可以使用較厚的銅PCB。較厚的銅PCB有利的情況包括電機控制器,大電流電池充電器和工業負載測試儀。

      照明。

      由于基于LED的照明解決方案因其低功耗和高效率而廣受歡迎,因此用于制造它們的鋁制PCB也是如此。這些PCB用作散熱器,比標準PCB允許更高水平的熱傳遞。這些相同的鋁基PCB構成了高流明LED應用和基本照明解決方案的基礎。

      汽車和航空航天工業

      。汽車和航空航天工業都使用柔性PCB,柔性PCB旨在承受兩個領域中常見的高振動環境。根據規格和設計,它們也可以非常輕巧,這在制造運輸行業零件時是必需的。它們還能夠適應這些應用中可能存在的狹窄空間,例如儀表板內部或儀表板上儀表的后面。

      有幾種不同類型的電路板,每種都有其自己的特定制造規格,材料類型和用途:

      單層PCB

      單層或單面PCB是由單層基材或基材制成的PCB.基礎材料的一側涂有一層薄金屬。銅是最常見的涂層,因為它作為電導體的功能如何。一旦應用了銅基鍍層,通常會應用保護性阻焊層,然后再進行最后的絲網印刷,以標記出板上的所有元素。

      由于單層/單面PCB僅將其各種電路和組件焊接到一側,因此易于設計和制造。這種受歡迎程度意味著可以低價購買它們,尤其是對于大批量訂單。低成本,大批量的型號意味著它們通常用于各種應用,包括計算器,照相機,收音機,立體聲設備,固態驅動器,印刷機和電源。

      雙層PCB

      雙層或雙面PCB的基材均帶有一層導電金屬薄層(如銅),涂在板的兩面。穿過板子的孔可以使板子一側的電路連接到另一側的電路。

      雙層PCB板的電路和組件通常以以下兩種方式之一連接:使用通孔或表面貼裝。通孔連接意味著將稱為引線的細線穿過孔,然后將引線的每一端焊接到正確的組件上。

      表面貼裝PCB不使用電線作為連接器。取而代之的是,許多小引線直接焊接到板上,這意味著板本身被用作不同組件的布線表面。這樣就可以使用更少的空間來完成電路,釋放空間以使板完成更多的功能,通常以比通孔板所允許的更高的速度和更輕的重量來完成該功能。

      雙面PCB通常用于需要中等復雜程度電路的應用中,例如工業控制,電源,儀表,HVAC系統,LED照明,汽車儀表板,放大器和自動售貨機。

      多層PCB

      多層PCB由一系列三個或更多的雙層PCB組成。然后用專用膠將這些板固定在一起,并夾在絕緣片之間,以確保多余的熱量不會熔化任何組件。多層PCB的尺寸多種多樣,小至四層,大至十或十二層。有史以來最大的多層PCB厚度為50層。

      通過多層印制電路板,設計人員可以進行非常厚的復雜設計,從而適合各種復雜的電氣任務。多層PCB將從中受益的應用包括文件服務器,數據存儲,GPS技術,衛星系統,天氣分析和醫療設備。

      剛性PCB

      剛性PCB由堅固的基板材料制成,可防止電路板扭曲。剛性PCB的最常見示例是計算機主板。母板是多層PCB,設計用于分配電源,同時允許計算機的所有許多部分(例如CPU,GPU和RAM)之間進行通信。

      剛性PCB可能構成了所生產PCB的最大數量。這些PCB可以在需要將PCB本身設置為一種形狀的任何地方使用,并在設備的剩余使用壽命內保持這種狀態。剛性PCB可以是簡單的單層PCB到八層或十層的多層PCB.

      所有剛性PCB均具有單層,雙層或多層結構,因此它們共享相同的應用。

      柔性PCB

      與使用不移動的材料(例如玻璃纖維)的剛性PCB不同,柔性印制電路板由可彎曲和移動的材料(例如塑料)制成。與剛性PCB一樣,柔性PCB有單層,雙層或多層形式。由于需要將它們印刷在柔性材料上,因此柔性印制電路板的制造成本更高。

      盡管如此,與剛性PCB相比,柔性PCB具有許多優勢。這些優勢中最突出的是它們具有靈活性。這意味著它們可以折疊在邊緣上并包裹在拐角處。它們的靈活性可以節省成本和重量,因為單個柔性PCB可以用來覆蓋可能需要多個剛性PCB的區域。

      柔性PCB也可以在可能遭受環境危害的區域中使用。為此,它們僅使用防水,防震,耐腐蝕或耐高溫油的材料制成,而傳統的剛性PCB可能沒有這種選擇。

      剛性柔性PCB

      硬性柔性電路結合了兩種最重要的PCB板的兩全其美。剛柔板由多層柔性PCB組成,多層PCB附著在多個剛性PCB層上。

      剛柔結合的PCB與僅在某些應用中使用剛硬或柔性PCB相比,具有許多優勢。例如,剛性-柔性板的零件數比傳統的剛性或柔性板少,因為這兩種板的布線選項都可以組合成一個板。將剛性和柔性板組合成單個剛性-柔性板還可以實現更簡化的設計,從而減小整體板的尺寸和封裝重量。

      剛柔性PCB最常用于空間或重量最重要的應用中,包括手機,數碼相機,起搏器和汽車。

      高頻PCB

      高頻PCB是指一般的PCB設計元素,而不是像以前的型號那樣的PCB結構類型。高頻PCB被設計為在1 GHz上傳輸信號。

      高頻PCB材料通常包括FR4級玻璃纖維增強環氧層壓板,聚苯醚(PPO)樹脂和聚四氟乙烯。鐵氟龍是一種最昂貴的選擇,因為它的介電常數小而穩定,介電損耗小,總體吸水率低。

      選擇高頻PCB板及其相應類型的PCB連接器時,需要考慮很多方面,包括介電常數(DK),耗散,損耗和介電厚度。

      其中最重要的是所討論材料的Dk。具有高介電常數變化可能性的材料通常會發生阻抗變化,這會破壞構成數字信號的諧波并導致數字信號完整性的整體損失,這是高頻PCB旨在防止的事情之一。。

      選擇設計高頻PCB時要使用的板和PC連接器類型時要考慮的其他事項包括:

      介電損耗(DF),它會影響信號傳輸的質量。較小的介電損耗會導致少量的信號浪費。

      熱膨脹。如果用于構建PCB的材料(例如銅箔)的熱膨脹率不同,則由于溫度變化,材料可能會彼此分離。

      吸水率。大量的進水會影響PCB的介電常數和介電損耗,尤其是在潮濕環境中使用時。

      其他阻力。必要時,在高頻PCB的構造中使用的材料應具有很高的耐熱性,耐沖擊性和對有害化學物質的耐受性。

      鋁基板

      鋁基印制電路板的設計與銅背印制電路板的設計幾乎相同。但是,代替大多數PCB板類型中常用的玻璃纖維,鋁電路板使用鋁或銅基板。

      鋁基襯襯有隔熱材料,隔熱材料設計為具有低熱阻,這意味著較少的熱量從隔熱材料傳遞到背襯。施加絕緣層后,將應用厚度為1盎司至10盎司的銅電路層。

      鋁基印制電路板比具有玻璃纖維背板的印制電路板具有許多優勢,包括:

      成本低。鋁是地球上最豐富的金屬之一,占地球重量的8.23%。鋁易于開采且價格便宜,這有助于減少制造過程中的費用。因此,用鋁建造產品較便宜。

      環保。鋁無毒且易于回收。由于易于組裝,用鋁制造印制電路板也是節省能源的好方法。

      散熱。鋁是可用于將熱量從電路板的關鍵組件散發出去的最佳材料之一。它沒有將熱量散布到電路板的其余部分中,而是將熱量轉移到了室外。鋁基PCB的冷卻速度比同等尺寸的銅PCB快。

      材料耐用性。鋁比玻璃纖維或陶瓷等材料耐用得多,尤其是對于跌落測試。更堅固的基礎材料的使用有助于減少制造,運輸和安裝過程中的損壞。

      所有這些優點使鋁制PCB成為要求在非常嚴格的公差范圍內提供高功率輸出的應用的絕佳選擇,包括交通信號燈,汽車照明,電源,電機控制器和大電流電路。

      除了這些主要的使用領域外,鋁基PCB也可用于要求高度機械穩定性或PCB可能承受高水平機械應力的應用中。它們比玻璃纖維板更不受熱膨脹的影響,這意味著板上的其他材料(如銅箔和絕緣材料)剝落的可能性較小,從而進一步延長了產品的使用壽命。

      多年來,PCB已從電子產品(如計算器)中使用的簡單單層PCB演變為更復雜的系統(如高頻Teflon設計)。PCB已遍及地球上幾乎每個行業,從簡單的電子產品(如照明解決方案)一直到更復雜的行業(如醫療或航空航天技術)。

      PCB的發展也推動了PCB構建材料的發展:PCB不再僅由玻璃纖維支持的銅箔制成。新型構建材料包括鋁,特富龍甚至可彎曲的塑料。尤其是,可彎曲的塑料和鋁刺激了諸如剛性-柔韌性和鋁基PCBs之類的產品的開發,以解決與許多行業相關的常見問題。

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