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電子產品設計開發關于PCB電路板基材的選擇

日(ri)期:2019-05-26 / 人(ren)氣: / 來源:www.scqhky.com

電子產品(pin)設計開發關于PCB電路(lu)板基材的(de)選(xuan)擇

電(dian)路板(ban)是電(dian)子產品的(de)(de)(de)核心部件(jian),PCB電(dian)路板(ban)類(lei)型與尺寸(cun)的(de)(de)(de)選取通常應根據所(suo)設計(ji)的(de)(de)(de)電(dian)子產品電(dian)路原(yuan)理圖和(he)所(suo)用(yong)元器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)尺寸(cun)、體(ti)積、數量、相互(hu)間(jian)的(de)(de)(de)影響以及(ji)經濟因素來(lai)確(que)定。PCB電(dian)路板(ban)的(de)(de)(de)尺寸(cun)要適中,尺寸(cun)過(guo)大(da)時,印(yin)制線(xian)條(tiao)長(chang),阻抗增加(jia),不(bu)僅抗噪聲能力下(xia)降,體(ti)積也大(da),且耐振動、沖擊能力低,成本(ben)也高,不(bu)利于實(shi)現設備的(de)(de)(de)短、小(xiao)、輕、薄;尺寸(cun)過(guo)小(xiao),組裝密度過(guo)高,則散熱不(bu)好(hao),同(tong)時易受(shou)鄰(lin)近線(xian)條(tiao)干擾,所(suo)以在電(dian)子產品設計(ji)中選擇PCB電(dian)路板(ban)的(de)(de)(de)類(lei)型和(he)尺寸(cun)時要綜合考慮。

印(yin)制電路板(ban)用的(de)制造材(cai)料(liao)(liao),已(yi)由(you)抗(kang)熱(re)沖(chong)擊性差、加工性能不好(hao)、價(jia)格高的(de)環氧玻(bo)璃布(bu)敷銅板(ban),轉向玻(bo)璃聚酰亞(ya)胺(an)及介(jie)電常數為 2.3~3.5、耐熱(re)性能特殊(shu)的(de)凱普(pu)勒材(cai)料(liao)(liao)(一種工程塑料(liao)(liao))。目前,10 層以上的(de)PCB電路板(ban)都采用玻(bo)璃聚酰亞(ya)胺(an)材(cai)料(liao)(liao)。 

一般來說(shuo),印(yin)(yin)制電(dian)路(lu)板(ban)基(ji)材種類(lei)繁(fan)多,基(ji)材的選取主要取決(jue)于(yu)電(dian)路(lu)板(ban)的使用要求。選用印(yin)(yin)制電(dian)路(lu)板(ban)基(ji)材亦(yi)受到(dao)電(dian)路(lu)板(ban)組裝(zhuang)條件(jian)、安裝(zhuang)元(yuan)器件(jian)的封裝(zhuang)形式、元(yuan)器件(jian)的尺寸大小、元(yuan)器件(jian)引腳數及引腳間距等(deng)因素的影響。

PCB線路板常用基材及其主要特點
材料類型 主要特點
環氧-玻璃纖維材料 基板尺寸可選擇范圍寬,重量輕,可加工性好,介電性能好,可返工性好。X、Y、Z軸三個方向熱膨脹系數較大,導熱性能較差。
聚酰亞胺-玻璃纖維材料 基板尺寸可選擇范圍寬,重量輕,可加工性能好,介電性能好,可返工性好。X、Y 軸方向熱膨脹系數較小,Z 軸方向熱膨脹系數較大,導熱性能差,有吸水性。
環氧-芳族聚酰胺纖維材料 基板尺寸可選擇范圍寬,重量輕,介電性能好,可返工性好。X、Y軸方向熱膨脹系數較小,導熱性差,樹脂有微裂紋,Z軸方向熱膨脹系數較大,導熱性能差,有吸水性。
聚酰亞胺-芳族聚酰胺纖維材料 同上
陶瓷材料 導熱性好,熱膨脹系數小,可采用傳統的厚膜或薄膜工藝,可集成電阻。基板尺寸較小,較難加工,成本較高,易碎,介電常數大。
聚酰亞胺-石英材料 基板尺寸可選擇范圍寬,重量輕,介電性能好,可返工性好。X、Y 軸方向熱膨脹系數較小,導熱性差,Z軸方向熱膨脹系數較大,不易鉆孔,價格高,樹脂含量低。
玻璃纖維-芳族復合纖維材料 無表面裂紋,Z軸方向熱膨脹系數較小,重量輕,介電性能好,可返工性好,導熱性差,X、Y軸方向熱膨脹系數較大,有吸水性,保留處理溶液。
玻璃纖維-聚四氟乙烯層壓材料 介電性能好,可允許工作溫度高,低溫下的穩定性能較差,X、Y 軸方向熱膨脹系數較大。
撓性介電材料 重量輕,熱膨脹系數小,結構上有柔性。尺寸大小受限。

應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)于(yu)高壓電(dian)(dian)路(lu)(lu)的要(yao)選擇高壓絕緣(yuan)性(xing)能(neng)良(liang)好的印(yin)(yin)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)板(ban)(ban)基板(ban)(ban);應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)于(yu)高頻(pin)電(dian)(dian)路(lu)(lu)的要(yao)選擇高頻(pin)損耗小(xiao)的印(yin)(yin)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)板(ban)(ban)基板(ban)(ban);應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)于(yu)工業(ye)環境的電(dian)(dian)路(lu)(lu)要(yao)選擇性(xing)能(neng)穩定(ding),參數分(fen)散性(xing)小(xiao)的印(yin)(yin)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)板(ban)(ban)基板(ban)(ban);應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)于(yu)潮濕環境的電(dian)(dian)路(lu)(lu)要(yao)選擇耐濕性(xing)能(neng)良(liang)好,漏電(dian)(dian)小(xiao)的印(yin)(yin)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)板(ban)(ban)基板(ban)(ban);應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)于(yu)低頻(pin)、低壓電(dian)(dian)路(lu)(lu)及(ji)民用(yong)電(dian)(dian)路(lu)(lu)的要(yao)選擇經濟性(xing)好的印(yin)(yin)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)板(ban)(ban)基板(ban)(ban)。 

PCB電路板基板材料的物理特性
特性 X、Y熱膨脹系數E/10-4·℃-1 導熱率λ/W·m-1·℃-1 X、Y擴張模量E/10-6N·cm-2 介電常數ε(1MHz) 體電阻率ρ/Ω·cm-3 表面電阻率ρ/Ω·cm-2
環氧-玻璃纖維材料 13~18 0.16 1.7 4.8 1012 1013
聚酰亞胺-玻璃纖維材料 6·8 0.35 1.9 4.4 1014 1015
環氧-芳族聚 酰胺纖維 材料 - 0.12 3.0 4.1 1016 1016
聚酰亞胺-芳族聚酰胺纖維材料 3·7 0.15 2.7 3.6 1012 1012
聚酰亞胺-石英材料 6·8 0.30 - 4.0 109 108
玻璃纖維-聚四氟乙烯層壓材料 20 0.26 0.1 2.3 1010 1011
陶瓷材料(Al2O3) 5·7 44.0 5.5 1014 - -

為了增強(qiang)PCB電路(lu)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)(de)導(dao)(dao)熱(re)(re)能力,應采用導(dao)(dao)熱(re)(re)PCB電路(lu)板(ban)(ban)(ban),目(mu)前(qian)常用的(de)(de)(de)導(dao)(dao)熱(re)(re)PCB電路(lu)板(ban)(ban)(ban)有導(dao)(dao)熱(re)(re)條(tiao)(tiao)式(shi)、導(dao)(dao)熱(re)(re)板(ban)(ban)(ban)式(shi)(又稱冷板(ban)(ban)(ban)式(shi))和(he)金屬夾芯PCB電路(lu)板(ban)(ban)(ban),其中,導(dao)(dao)熱(re)(re)條(tiao)(tiao)(板(ban)(ban)(ban))可以(yi)是實心的(de)(de)(de)也可以(yi)是空心的(de)(de)(de),空心的(de)(de)(de)效果更好。印制電路(lu)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)(de)散熱(re)(re)能力與(yu)許多因素有關,如PCB電路(lu)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)(de)材料、導(dao)(dao)熱(re)(re)條(tiao)(tiao)(板(ban)(ban)(ban))的(de)(de)(de)材料、PCB電路(lu)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)(de)尺寸以(yi)及電子元(yuan)器件的(de)(de)(de)安(an)裝方式(shi)和(he)組裝密(mi)度等(deng)。

電子產品設計電路板選擇的參考因素
材料性質 熱膨脹系數 熱傳導性 擴張模量 介電常數 體電阻率 表面電阻率
溫度與功率循環 * * *      
振動     *      
機械沖擊     *      
溫度與濕度 *     * * *
功率密度   *        
芯片載體尺寸 *   *      
電路密度       * * *
電路速度       * * *

【格亞信電子】是專業從事電子產品設計、電子方案開發、電子產品PCBA加工的深(shen)圳電子方案(an)公司,主要設計電子產品包括工控、汽車、電源、通信、安防、醫療電子產品開發。

公(gong)司(si)核心業務是提(ti)供以工(gong)(gong)控(kong)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)、汽(qi)車電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)、醫療電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)、安(an)防電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)、消費電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)、通訊(xun)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)、電(dian)(dian)源電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)等多領域的電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)產品設計、方案開發(fa)及加工(gong)(gong)生產的一站式PCBA服務,為滿足不同客戶需求(qiu)可提(ti)供中小(xiao)批(pi)量PCBA加工(gong)(gong)。

公司產品涵蓋工(gong)業生產設(she)備控(kong)制設(she)備電子開(kai)發(fa)、汽車MCU電子控(kong)制系統方案設(she)計(ji)、伺服(fu)控(kong)制板(ban)(ban)PCBA加工(gong)、數控(kong)機床主板(ban)(ban)PCBA加工(gong),智能(neng)家居電子研發(fa)、3D打印(yin)機控(kong)制板(ban)(ban)PCBA加工(gong)等領域。業務(wu)流(liu)程包(bao)括電子方案開(kai)發(fa)設(she)計(ji)、PCB生產、元(yuan)器件(jian)采(cai)購、SMT貼片加工(gong)、樣機制作調試、PCBA中小批量加工(gong)生產、后(hou)期質保維護一站式(shi)PCBA加工(gong)服(fu)務(wu)。

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作者:電子產品設計


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