Un PCB o placa de circuit imprès genera calor quan hi circula un corrent elèctric. Sense un aïllament adequat, aquesta calor pot causar greus problemes al PCBS.

Per què el PCBS necessita aïllament?

Abans de comprendre l’aïllament de PCB, heu d’entendre: Què és el PCB?

Les PCBS, o circuits impresos, són petits quadrats verds amb làmines de coure (però també d’altres colors). Es pot trobar a gairebé qualsevol dispositiu electrònic. Les plaques de circuits impresos permeten que els dispositius electrònics funcionin correctament, cosa que els converteix en una part vital però invisible de la vida quotidiana. Sense ells, els ordinadors, els telèfons, els televisors i l’electrònica no funcionarien ni existirien.

Elèctric és molt potent per a PCB. Els PCBS contenen cables de coure impresos, de manera que condueixen l’electricitat de forma natural. No obstant això, els components elèctrics poden representar un perill si no estan tancats en una carcassa no conductora o s’escalfen massa. El PCB s’ha d’aïllar per evitar la corrosió del coure i reduir el contacte accidental amb materials conductors. Un aïllament adequat pot evitar que el PCB es sobreescalfi o exploti.

Hi ha diverses maneres d’aïllar un PCB. Hi ha diversos materials d’aïllament comuns, però el tipus d’aïllament exacte sol dependre de l’aplicació del disseny de PCB.

Font de la foto: pixabay

Material aïllant de PCB

Els materials d’aïllament de PCB habituals es formen generalment com a substrats no conductors que es poden fusionar en diverses capes per permetre que el corrent flueixi correctament per tota la placa de circuit. El PCBS més senzill pot ser d’una sola cara o d’una sola capa. Els PCBS complexos, com els que s’utilitzen per a comunicacions digitals d’alta velocitat, poden contenir més de dues dotzenes de capes.

La calculadora d’aïllament de PCB us pot ajudar a determinar la distància d’escapament i el joc elèctric, que serà el factor determinant del tipus i quantitat exactes de material d’aïllament. La distància de fluència és la distància més curta entre les parts conductores, i el joc és l’element separat per l’aire en lloc del substrat. La comprensió de la distància d’escapament i la separació elèctrica és essencial per calcular l’aïllament del PCB.

Els fabricants de PCB poden optar per utilitzar diversos materials per a l’aïllament, des de plàstics econòmics com el FR-2 fins a metalls resistents com l’alumini. El material aïllant d’un PCB sol determinar-ne l’ús. Per exemple, el PCB d’una joguina electrònica de fabricació econòmica no necessitaria el mateix tipus d’aïllament que el PCB d’un satèl·lit.

Per entendre millor l’aïllament i els materials d’aïllament de PCB, explorem les cinc formes més comunes d’aïllament de PCB.

FR-2

Fr-2 és una opció de laminat ignífug de baix grau. Està fabricat amb un compost de paper i resina fenòlica plastificada, cosa que la fa lleugera i duradora. Les plaques de circuit d’una sola cara solen utilitzar aquest material. El FR-2 és lliure d’halògens i hidròfob i es pot premsar o fresar fàcilment. El FR-2 és una de les opcions més barates per a l’aïllament de PCB i és una opció habitual per a les empreses que fabriquen productes electrònics d’un sol ús.

FR-4

Fr-4 és una opció avançada de laminat ignífug. És un material compost de teixit de fibra de vidre i s’utilitza habitualment en la fabricació de PCBS de doble cara i de múltiples capes. El FR-4 pot suportar temperatures i pressions físiques més altes que el FR-2. També és un material assequible, que el converteix en una opció popular per als fabricants d’electrònica de consum de gamma alta. El FR-4 no es mecanitza ràpidament, ja que requereix eines de fresat, estampat o mecanitzat de carbur de tungstè.

Freqüència de ràdio (RF)

Els substrats de RF estan dissenyats per permetre que PCBS funcioni en aplicacions que utilitzen RF de gran potència i microones. Els substrats RF són els més utilitzats per a PCBS instal·lats en electrònica militar, aviónica i aviónica. Tanmateix, és important tenir en compte que alguns productes d’electrònica de consum contenen aquest tipus de substrat. Els plàstics que formen un substrat típic de RF no generen molt d’aïllament i tenen un bon rendiment per generar grans corrents. Els PCBS de RF i microones solen tenir només una o dues capes.

flexible

Tot i que la majoria de plaques de circuits impresos són planes i rígides, hi ha PCBS innovadors que es poden doblegar en gairebé qualsevol direcció sense trencar-se. Els circuits flexibles requereixen una forma d’aïllament similar però única. Els circuits flexibles solen estar protegits amb un Aerosol d’aïllament de PCB, a més de la pel·lícula de plàstic és una opció popular. Els circuits flexibles requereixen un revestiment d’aïllament de PCB prim i fort per poder moure’s lliurement i encabir-se en espais reduïts.

metall

L’elecció del metall com a aïllant pot semblar estranya. Normalment, els metalls són conductors elèctricament i la conducció accidental pot provocar que un PCB falli, es prengui foc o es fongui. No obstant això, en alguns casos, un PCB amb un substrat metàl·lic pot ser més avantatjós. El metall és un excel·lent conductor de calor i pot suportar enormes corrents sense trencar-se ni cremar-se. El PCBS instal·lat en equips amb càrrega elèctrica que consumeix molta energia pot requerir que els substrats metàl·lics funcionin eficaçment.

Influència de la indústria

Per evitar que el PCB es sobreescalfi, es prengui foc o prengui foc, s’ha d’aïllar adequadament. El tipus d’aïllament correspon al tipus d’ús que proporciona el PCB.

Els PCBS electrònics d’ús general són adequats per utilitzar-se amb substrats FR-2 o FR-4 més senzills i rendibles. Els substrats RF són més adequats per a aplicacions que impliquen RF d’alta potència.

Els substrats flexibles com els plàstics són adequats per satisfer els requisits d’aïllament de les plaques de circuits flexibles. Els metalls, en canvi, són excel·lents conductors de la calor mentre mantenen els electrons de potència freds.