Rodzaje i typy PCB

Obwody PCB to jeden z głównych tematów rozmów w branży EMS. Tylko czym właściwie są te obwody drukowane? Jakie istnieją rodzaje i typy obwodów drukowanych? 

Czym są obwody PCB?

Obwód PCB (z ang. Printed Circuit Board) zwany również obwodem drukowanym to płytka wykonana z materiału izolacyjnego, która wykorzystywana jest do montażu podzespołów elektronicznych. To ona stanowi podłoże dla połączeń elektrycznych oraz punktów lutowniczych, ale nie tylko, ponieważ obwód drukowany zapewnia też odpowiedni przepływ sygnałów elektrycznych pomiędzy ich wyprowadzeniami.

Rodzaje obwodów PCB

Obwody drukowane są dostępne na rynku w kilku rodzajach. Do wyboru mamy:

  • obwody jednowarstwowe
  • obwody dwuwarstwowe
  • obwody wielowarstwowe

Jednowarstwowe obwody PCB

Jednowarstwowe obwody PCB charakteryzują się rozmieszczeniem pól lutowniczych oraz innych elementów na jednej stronie płytki. Tego typu obwody znajdują zastosowanie głównie w prostych wyrobach jak zabawki. Jest to również zazwyczaj pierwszy rodzaj płytek z którym mają do czynienia studenci oraz początkujący elektronicy.

Dwuwarstwowe obwody PCB

Obok obwodów jednowarstwowych można spotkać obwody dwuwarstwowe. W tym przypadku mamy do czynienia z połączeniami elektrycznymi, które znajdują się po obu stronach płytki PCB. Płytki te pozwalają już na bardziej skomplikowane konstrukcje i ułatwiają użycie większej ilości elementów elektronicznych.

Wielowarstwowe obwody PCB

Najczęściej spotykanym rodzajem PCB są obwody wielowarstwowe, które charakteryzują się szeregiem warstw przewodzących rozdzielonych warstwami izolacyjnymi. Na zewnętrznych warstwach zwykle rozmieszcza się pole lutownicze, zaś na wewnętrznych ścieżkach warstwy zasilania oraz uziemienia, a także pola technologiczne. Taki rodzaj PCB pozwolił na rozwój technologiczny gdyż układy budowane w tej technologii mogą być bardzo skomplikowane i mają ogromne zastosowanie.

Typy laminatów PCB

Projektant obwodów PCB oprócz zaprojektowania układu połączeń oraz odpowiedniego rozmieszczenia poszczególnych elementów powinien także dobrać typ laminatu, czyli materiały dielektryczne, które stanowią bazę dla obwodu drukowanego. Warto wspomnieć, że dostępnych jest kilka typów laminatów. Jakie można spotkać na rynku?

Laminaty kompozytowe CEM1/CEM3

Producenci mają do swojej dyspozycji najprostsze laminaty kompozytowe typu CEM1/CEM3, które składa się z papierowego rdzenia nasączonego żywicą epoksydową oraz dwustronnego pokrycia włóknem szklanym. Tego typu laminaty sprawdzają się w produkcji obwodów jednostronnych i dwustronnych.

Laminat fenolowo-papierowy

Innym, ale również stosowanym typem są laminaty fenolowo-papierowe . W tym przypadku mamy do czynienia z papierem nasączonym żywicą fenolową (FR2) lub epoksydową (FR3) z domieszką  związków, które ograniczają palność. Laminaty fenolowo-papierowe znajdują zastosowanie w tych urządzeniach, które pracują w normalnych warunkach.

Laminat szklano-epoksydowy

Aktualnie najbardziej popularne są laminaty szklano-epoksydowe typu FR4, pod których nazwą kryje się produkt powstały na bazie żywicy epoksydowej oraz włókna szklanego z domieszką związków, które mają za zadanie ograniczać palność. Laminaty szklano-epoksydowe znajdują szerokie zastosowanie w realizacji płytek drukowanych zarówno w sprzęcie ogólnego zastosowania jak również w produkcji sprzętu wojskowego czy specjalistycznego.

Laminat szklano-teflonowy

Dostępne są także laminaty szklano-teflonowe (PTFE) , które uznawane są za najdroższe spośród wszystkich dostępnych rozwiązań. Tego typu laminaty wykonywane są w oparciu o kompozycję dwóch składników - teflonu oraz ceramiki. Laminaty szklano-teflonowe wykorzystywane są przede wszystkim do realizacji płytek obwodów mikrofalowych.

Laminat aluminiowy

Mamy do dyspozycji również laminaty aluminiowe gdzie core płytki PCB wykonany jest z aluminium. Płytki tego typu są wykorzystywane w wyrobach gdzie wymagane jest wysoka przewodność cieplna służąca odprowadzaniu ciepła układu. Ponadto płytka taka cechuje się stabilnymi wymiarami i odpornością mechaniczną.

Laminaty poliimidowy

Coraz częściej wykorzystywane są również laminaty poliimidowe  (Pi), są one bardzo wytrzymałe, odporne na warunki chemiczne i środowiskowe. Wykorzystywane są one do produkcji laminatów typu Flex i Rigid-Flex, bardzo popularnych aktualnie ze względów na oszczędność wszelkiego rodzaju złącz oraz wykorzystywanych we wszelkiego rodzaju taśmach LED. 

Jak wybrać odpowiedni laminat PCB

Na wybór odpowiedniego laminatu PCB ma wpływ wiele czynników jakie należy wziąć pod uwagę. Aby dokonać odpowiedniego wyboru należy zwrócić uwagę na:

  • warunki pracy obwodu
  • trwałość i ochronę laminatu
  • typ obwodu
  • cenę laminatu

Odpowiedni laminat PCB ma bardzo duży wpływ na pracę oraz wytrzymałość płytki dlatego trzeba dokładnie przemyśleć wybór już na poziomie projektowania.

 

Zapotrzebowanie na usługi produkcji elektroniki wzrasta z roku na rok. Spowodowało to bardzo szybki rozwój usług EMS. Co do tego doprowadziło? Co sprawiło, że nastąpił taki gwałtowny rozwój usług EMS?
Firmy zajmujące się produkcją urządzeń elektronicznych zwykle zlecają wykonanie płytek drukowanych większym producentom dysponującym specjalistyczną i...
ISO 13485 to norma stworzona specjalnie z myślą o producentach sprzętu medycznego. Choć nie jest ona konieczna w przypadku wyrobów medycznych, jest bardzo istotna z perspektywy ...
Technologia SMD została wprowadzona z myślą o automatycznej i szybkiej produkcji urządzeń elektronicznych. To proces składający się...