לוח PCB הוא הבסיס לבניית מעגלי בניין, וקובעת את הביצועים הפיזיים, החשמליים והתרמיים שלהם. המצע בדרך כלל מאמצ מבנה מורכב דיאלקטרי, העשוי משרף אפוקסי, ומתקשר לאחד הצדדים או לשני הצדדים של נייר הנחושת. לאחר מכן, שכבת מסכת הלחמה מצופה על גבי שכבת הנחושת כדי לספק הגנה על בידוד ולמנוע נזק הנגרם כתוצאה ממגע בין הרכיב לחוט הנחושת. בלוחות PCB רב שכבתיים, המצע משמש כגרעין כריך וכל השכבות קשורות זו לזו באמצעות טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה.
לוח ה- PCB משפיע ישירות על תכונותיו הפיזיות. לדוגמה, שימוש בלוחות קשיחים יכולים לשפר את חוזקם ועמידותם של לוחות מעגלים, ואילולוחות גמישיםאפשר לבנות מעגלים גמישים שיכולים להתכופף ולפתל מבלי להפריע לזרימת האות.
סיווג PCB על ידי מצע
1. על פי חומרי חיזוק שונים (שיטות סיווג נפוצות)
מצעי נייר (fr -1, fr -2, fr -3): שימוש במצעי נייר, המתאימים ליישומים אלקטרוניים כלליים.
מצע בד פיברגלס אפוקסי (Fr -4, FR -5): עשוי שרף אפוקסי מזוין של בד זכוכית, יש לו חוזק מכני גבוה ועמידות בחום, והוא אחד הסוגים הנפוצים ביותר של לוחות PCB, עם יישומים בענפים רבים.
מצעים מורכבים (CEM -1, CEM -3): שימוש בחומרים מורכבים עם תכונות מכניות וחשמליות ספציפיות.
מועצת HDI(RCC): זהו "גיליון נחושת מצופה שרף" או "גיליון נחושת מצופה שרף", המשמש בעיקר למעגלים בצפיפות גבוהה (HDI).
מצעים מיוחדים (מצעי מתכת, מצעי קרמיקה, מצעים תרמופלסטיים וכו '): משמש ליישומים העונים על צרכים מיוחדים. מצעי מתכת משמשים בדרך כלל ליישומים הדורשים ביצועי פיזור חום גבוהים, מצעים קרמיים משמשים לרוב לתכנון מעגלי תדר גבוה, ומצעים תרמופלסטיים הם בעלי עמידות גבוהה לחום ומתאימים ליישומים בסביבות בטמפרטורה גבוהה.
2. מסווג על ידי שרפים שונים
לוח שרף פנולי: שימוש בשרף פנולי כמצע, יש לו תכונות כימיות ספציפיות.
לוח שרף אפוקסי: עשוי שרף אפוקסי, יש לו תכונות מכניות מצוינות ועמידות בחום.
לוח שרף פוליאסטר: שימוש בשרף פוליאסטר כמצע, המתאים ליישומים כלליים מסוימים.
לוח שרף BT: עשוי שרף BT, המתאים ליישומים בתדר גבוה ועיצוב מעגלים במהירות גבוהה.
לוח שרף פולימיד: באמצעות שרף פולימיד, יש לו ביצועים מצוינים בטמפרטורה גבוהה.
3. מסווג על ידי ביצועי מעכב להבה
סוג מעכב להבה (ul 94- vo, ul 94- v1): יש לו ביצועים מעכבי להבה טובים ומתאים למכשירים אלקטרוניים בעלי ביקוש גבוה, שיכולים למנוע ביעילות את התפשטות האש.
סוג מעכב להבה שאינו מעכב (UL 94- כיתה HB): ביצועים מעכבי להבה לקויים, המשמשים בדרך כלל ליישומים כלליים, שאינם מתאימים לסביבות ביקוש גבוהות.
מאפייני המצע שצריך לקחת בחשבון בבחירת החומרים
1. טמפרטורת מעבר זכוכית (TG)
כאשר הטמפרטורה עולה לאזור מסוים, היא עוברת מ"מצב הזכוכית "ל"מצב הגומי", והטמפרטורה המתאימה נקראת טמפרטורת מעבר הזכוכית (TG) של הלוח. בדרך כלל, TG גדול יותר או שווה ל -150 מעלות נקרא גיליון TG בינוני, ו- TG גדול יותר או שווה ל -170 מעלות נקרא גיליון TG גבוה. עבור לוחות ביצועים גבוהים עם שכבות מרובות, עובי עבה ושטח גדול, נדרש חום רב יותר במהלך הלחמה כדי להבטיח את אמינות ההלחמה. אם משתמשים בטמפרטורת ההלחמה וזמן ה- PCB המקובל, ההסתברות ל"לחמה וירטואלית "תגדל.
לכן, סוג זה של לוח צריך להיות בעל התנגדות חום טובה יותר או טמפרטורת TG גבוהה יותר בהשוואה ל- PCB המקובל. ה- TG של הלוח מוגבר, ועמידות בפני התנגדות לחום, עמידות בפני לחות, יציבות ומאפיינים אחרים של הלוח המודפס ישתפרו וישפרו, וזה חיוני לעיבוד לוחות צפיפות גבוהה ורב שכבות.
2. טמפרטורת הפירוק התרמית (TD)
הטמפרטורה בה מתרחשת תגובת פירוק תרמית כתוצאה מפעולה תרמית. ערך TD הוא גם אינדיקטור חשוב למדידת עמידות החום של מתכת גיליון. חומרי TD גבוהים מתאימים לסביבות בטמפרטורה גבוהה ומפחיתים את הסיכון לפירוק המצע.
3. מקדם התפשטות תרמית (CTE)
תאר אחוז אחוז של התרחבות או התכווצות של סדין כאשר הוא מחומם או מקורר, כאשר עליית טמפרטורת היחידה גורמת לשינוי ליניארי בגודל המצע. המצע נדבק על ידי בד זכוכית בכיווני ציר ה- X וה- Y, עם CTE קטן ומקדם התרחבות נפוץ בין 13-17. בעיקר התמקדות בכיוון ציר ה- Z של עובי הצלחת. ציר ה- Z CTE נמדד בשיטת ניתוח תרמי.
A1 CTE: מקדם התפשטות תרמית מתחת ל- TG, עם תקן מקסימלי של 60ppm/ cred
A2 CTE: מקדם התפשטות תרמית מעל TG, עם תקן מקסימאלי של 300ppm/ cred
4. קבוע דיאלקטרי (DK)
מציין את המוליכות של החומר. מדיום ה- PCB הנפוץ הוא חומר FR4, עם קבוע דיאלקטרי של 3. 8-4. 8 יחסית לאוויר. קבוע דיאלקטרי זה משתנה עם הטמפרטורה, וטווח השונות המרבי שלו יכול להגיע ל 20% בטווח הטמפרטורות של 0-70. השינוי בקבוע הדיאלקטרי יכול לגרום לעיכוב של 10% במעגל, וככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך העיכוב גדול יותר. הקבוע הדיאלקטרי משתנה גם הוא עם תדירות האות, וככל שהתדר גבוה יותר, כך הקבוע הדיאלקטרי קטן יותר.
PCB המשמש בתדר גבוהמעגלים (המתייחסים לתדרי העברת האות העולים על 300 מגה הרץ) צריכים לאמץ מיון קבוע דיאלקטרי נמוך יותר כדי להשיג מהירות העברת אות גבוהה יותר או זמן עיכוב קטן יותר. במילים אחרות, זמן עיכוב ההולכה של האות הוא פרופורציונלי לשורש הריבוע של DK, וככל ש- DK גבוה יותר, כך תופעת עיכוב העברת האות קשה יותר.
5. אובדן דיאלקטרי (DF)
האנרגיה הנצרכת על ידי חומרים דיאלקטריים כתוצאה מחימום בפעולה של שדות חשמליים לסירוגין נקראת אובדן דיאלקטרי, אשר בדרך כלל מיוצג על ידי גורם האובדן הדיאלקטרי שיזוף. ER ו- TAN Δ הם פרופורציונליים ישירות; ככל שערך ה- DF נמוך יותר, כך אובדן האנרגיה נמוך יותר, וזה חשוב מאוד לאותות בתדר גבוה.
6. מקדם מוליכות תרמית
מוליכות תרמית, המכונה גם מוליכות תרמית, מתייחסת למקדם המוליכות התרמית. זה מייצג את הכמות הפיזית של המוליכות התרמית של חומר. זה מתייחס לכמות החום (בקילוקלוריות) העוברת בשטח של מטר מרובע תוך שעה בגלל הולכה תרמית כאשר המרחק האנכי של המשטח האיזותרמי הוא מטר והפרש הטמפרטורה הוא מעלה אחת.