material leiterplatten
Leiterplatten

Grundlegende Material Leiterplatten typen herstellung

Das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Leiterplatten (Printed Circuit Boards) ist von immenser Bedeutung. Es ist wichtig, die Leistung des Materials in Bezug auf Temperaturbeständigkeit, Haftung, Zugfestigkeit, Flexibilität, Durchschlagsfestigkeit, Dielektrizitätskonstante und viele andere physikalische, elektrische und thermische Faktoren zu berücksichtigen. Die Leistungsfähigkeit und der Integrationsgrad der Material leiterplatten ist vollständig abhängig von dem Material, das zur Herstellung der Materialleiterplatten verwendet wird.

Es gibt drei Haupttypen von Materialien, die für die Herstellung von Leiterplatten verwendet werden:

  1. FR-4

Dies ist das am häufigsten verwendete Material für Leiterplatten. Es ist eine glasfaserverstärkte Epoxidlaminatplatte. Das verwendete Epoxid ist schwer entflammbar und wasserfest. Es bietet ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Die Zugfestigkeit dieses Materials ist sehr hoch.

  1. PTFE (Teflon)

PTFE ist eine Art Kunststoffmaterial, das keinen Widerstand bietet und daher für Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenzanwendungen verwendet wird. PTFE ist extrem flexibel, was es bei Anwendungen mit engen Toleranzen von unschätzbarem Wert macht. Material Leiterplatten ist zudem extrem leicht und kann somit branchenübergreifend eingesetzt werden. Es ist außerdem schwer entflammbar, weist eine hohe physikalische Festigkeit auf, bietet Temperaturstabilität und ist vielseitig in der Anwendung.

  1. Metall

Die traditionellen Materialien Kupfer, Aluminium, Eisen usw. werden immer noch als Material für Leiterplatten verwendet. Diese Materialien ermöglichen die Verwendung von Surface Mount Technology (SMT) für die Integration von Komponenten. Sie bieten auch mechanische Haltbarkeit. Somit ist die Produktlebensdauer von Leiterplatten auf Metallbasis viel länger.

Die unterschiedlichen Materialien, die für das Design und die Herstellung von Leiterplatten verwendet werden, bieten alle eine Vielzahl von Vor- und Nachteilen. Das Material wird entsprechend der Anwendung, dem gewünschten Ergebnis, Umweltfaktoren und anderen Einschränkungen ausgewählt, denen das Material der Leiterplatte ausgesetzt ist. Sie sollten das Material der Leiterplatte in Abhängigkeit von den erwarteten Ergebnissen auswählen.

 

PCB-Materialzusammensetzung

PCB besteht im Allgemeinen aus vier Schichten, die zu einer einzigen Schicht wärmelaminiert werden. Die verschiedenen Arten von PCB-Materialien, die im Leiterplattenmaterial von oben nach unten verwendet werden, umfassen Siebdruck, Lötstoppmaske, Kupfer und Substrat.

Die letzte dieser Schichten, das Substrat, besteht aus Glasfaser und ist auch als FR4 bekannt, wobei die Buchstaben FR für „feuerhemmend“ stehen. Diese Substratschicht stellt eine solide Grundlage für das Leiterplattenmaterial bereit, obwohl die Dicke entsprechend den Verwendungen einer gegebenen Leiterplatte variieren kann.

Auf dem Markt gibt es auch eine billigere Auswahl an Platinen, die nicht das gleiche Platinenmaterial verwenden, sondern stattdessen aus Phenolharzen oder Epoxiden bestehen. Aufgrund der thermischen Empfindlichkeit dieser Platten neigen sie dazu, ihre Laminierung leicht zu verlieren. Diese billigeren Platinen sind oft leicht an dem Geruch zu erkennen, den sie beim Löten abgeben.

Materialauswahl, die sich auf die Kosten auswirkt

leiterplatten material

Leiterplattenmaterial kostet in der Regel mehr, wenn es Merkmale wie Goldlaschen, blinde oder vergrabene Durchkontaktierungen oder Durchkontaktierungsfüllungen enthält. Ebenso neigen PCBs mit Linien-/Breitenabständen unter 6 mil dazu, mehr zu kosten. Der Grund für diese höheren Preise ist der alternative Prozess, der in die Produktion von ungewöhnlichem Leiterplattenmaterial einfließt. Aus dem gleichen Grund erweisen sich bestimmte Leiterplattenproduktionen als nicht annähernd so rentabel oder erfolgreich, wenn niedrige Mils oder innere Durchkontaktierungen verwendet werden, und der höhere Preis wird Verluste ausgleichen. Es gibt Hersteller, die Leiterplatten mit Linien- / Breitenmaßen von nur 3 mil herstellen, aber dies wird im Allgemeinen nicht empfohlen, es sei denn, es ist Ihre einzige Option für eine bestimmte Komponente.

Einfluss von Strom und Wärme auf die Auswahl des PCB-Materials

Von allen Faktoren, die sich auf das Leiterplattenmaterial auswirken, sind zwei der intensivsten Strom und Wärme. Daher ist es entscheidend, die Schwellenwerte für jeden zu bestimmen, was durch die Bewertung der Wärmeleitfähigkeit einer Leiterplatte erfolgen kann. Dies definiert, wie Wattleistung über die Länge des Materials in Temperatur umgewandelt wird. Es gibt jedoch keine branchenweit etablierten Werte für die Wärmeleitfähigkeit.

Beispielsweise führt Rogers Corp. ein Leiterplattenmaterial, RT/Duroid 5880, das häufig in EW und Kommunikation verwendet wird. Die Dielektrizitätskonstante dieses Materials ist niedrig, da es sich um ein Verbundmaterial handelt, das mikrofaserige Glaselemente enthält. Diese Mikrofasern zielen darauf ab, die Festigkeit der Faser im Material zu erhöhen.

Obwohl die Leiterplatte ideal für Anwendungen mit hohen Frequenzen geeignet ist, erwärmt sich das Material aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit leicht, was bei wärmeintensiven Anwendungen ein großer Nachteil sein kann.

 

Flexibles Leiterplattenmaterial und Industrieanwendungen

Für Anwendungen in der Militär-, Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Medizinindustrie werden flexible Leiterplattenmaterialien in ein- und doppelseitiger Ausführung hergestellt, von denen einige kupferkaschiert sind und andere Aluminium verwenden. In jeder dieser Branchen wird das Material für Höchstleistungen in bestimmten Bereichen eingesetzt. Daher werden Kernmaterialien aus flexiblem Leiterplattenmaterial in bestimmten Branchen aufgrund ihres geringen Gewichts oder in anderen aufgrund ihrer Fähigkeit, hohe Energiemengen zu handhaben, ausgewählt. Daher ist es bei der Betrachtung von Leistungsfähigkeiten entscheidend zu bestimmen, welche Funktionen bei der Auswahl von Leiterplattenrohstoffen miteinander verglichen werden müssen, da Materialniveaus mit Leistungsniveaus korrelieren.

Flexibles Leiterplattenmaterial Boards

In den letzten Jahren haben flexible Leiterplattenmaterialien aufgrund der Optionen, die sie in einer Vielzahl von Verwendungen bieten, an Popularität gewonnen. Grundsätzlich können sie gebogen, gefaltet und sogar um Gegenstände gewickelt werden, sodass mit ihnen Anwendungen realisiert werden können, die mit flachen Leiterplatten niemals möglich wären. Beispielsweise könnte ein flexibles Leiterplattenmaterial für ein Gerät verwendet werden, das erfordern würde, dass eine Platine in einem Winkel gefaltet wird und trotzdem Strom von einem Ende zum anderen führt, ohne dass Platten verbunden werden müssen.