Proč PCBS potřebuje izolaci?

A PCB or plošných spojů generuje teplo, když jím protéká elektrický proud. Bez řádné izolace může toto teplo způsobit vážné problémy PCBS.

Než porozumíte izolaci PCB, musíte pochopit: Co je PCB?

PCBS, or printed circuit boards, are small green squares with copper sheets (but also in other colors). It can be found in almost any electronic device! Desky s plošnými spoji umožňují správné fungování elektronických zařízení, což z nich činí důležitou, ale neviditelnou součást každodenního života. Without them, computers, telephones, televisions and electronics would not work or exist.

Elektřina je pro PCB velmi výkonná. PCBS contain printed copper wires, so they naturally conduct electricity. Elektrické součásti však mohou představovat nebezpečí, pokud nejsou uzavřeny v nevodivém pouzdře nebo se příliš zahřívají. Deska plošných spojů musí být izolována, aby se zabránilo korozi mědi a omezil se náhodný kontakt s vodivými materiály. Proper insulation can help prevent the PCB from overheating or exploding.

There are several ways to isolate a PCB. There are several common insulation materials, but the exact type of insulation usually depends on the application of the PCB design.

Zdroj fotografie: pixabay

Izolační materiál DPS

Common PCB insulation materials are usually formed as non-conductive substrates that can be fused together in multiple layers to allow current to flow correctly through the entire circuit board. Jednodušší PCBS může být jednostranné nebo jednovrstvé. Complex PCBS, such as those used for high-speed digital communications, may contain more than two dozen layers.

PCB insulation calculator can help you determine creepage distance and electrical clearance, which will be the determining factor in the exact type and quantity of insulation material. Creepage distance is the shortest distance between conductive parts, and clearance is the element separated by air rather than the substrate. Understanding creepage distance and electrical clearance is essential for calculating PCB insulation.

Výrobci desek plošných spojů se mohou rozhodnout použít k izolaci celou řadu různých materiálů, od levných plastů, jako je FR-2, až po odolné kovy, jako je hliník. The insulating material of a PCB usually determines its use. For example, the PCB in a cheaply made electronic toy would not need the same type of insulation as the PCB in a satellite.

Abychom lépe porozuměli izolaci PCB a izolačním materiálům, prozkoumejme pět nejběžnějších forem izolace PCB.

FR-2

Fr-2 je nízkohodnotný laminát zpomalující hoření. It is made from a composite of paper and plasticized phenolic resin, making it light and durable. Jednostranné obvody obvykle používají tento materiál. FR-2 je bezhalogenový a hydrofobní a lze jej snadno lisovat nebo frézovat. The FR-2 is one of the cheapest options for PCB insulation and is a common choice for companies making disposable consumer electronics.

FR-4

Fr-4 je pokročilá možnost laminátu zpomalujícího hoření. It is a composite material made of fiberglass woven fabric and is commonly used in the manufacture of double-sided and multi-layer PCBS. FR-4 odolává vyšším teplotám a fyzickým tlakům než FR-2. It’s also an affordable material, making it a popular choice for manufacturers of high-end consumer electronics. The FR-4 is not machined fast, requiring milling, stamping or machined tungsten carbide tools.

Rádiová frekvence (RF)

RF substrates are designed to allow PCBS to operate in applications using high power RF and microwave. RF substrates are most commonly used for PCBS installed in military electronics, avionics and avionics. It is important to note, however, that some consumer electronics products contain this type of substrate. Plasty, které tvoří typický RF substrát, nevytvářejí mnoho izolace a dobře plní úlohu generování velkých proudů. RF a mikrovlnné PCBS mají obvykle pouze jednu nebo dvě vrstvy.

pružný

Ačkoli většina desek s plošnými spoji je plochá a tuhá, existují některé inovativní PCBS, které se mohou ohnout téměř v jakémkoli směru, aniž by se zlomily. Flexibilní obvody vyžadují podobnou, ale jedinečnou formu izolace. Flexible circuits are usually protected with A SPRAY of PCB insulation, in addition to plastic film is a popular choice. Flexibilní obvody vyžadují tenkou, silnou izolační vrstvu PCB, aby se mohly volně pohybovat a zapadat do těsných prostor.

kov

Volba kovu jako izolátoru se může zdát zvláštní. Kovy jsou normálně elektricky vodivé a náhodné vedení může způsobit selhání desky plošných spojů, vznícení nebo roztavení. However, in some cases, a PCB with a metal substrate may be more advantageous. Kov je vynikajícím vodičem tepla a vydrží obrovské proudy, aniž by se lámal nebo pálil. PCBS installed in electrically charged equipment that consumes a lot of power may require metal substrates to function effectively.

Vliv průmyslu

Aby se zabránilo přehřátí, vzplanutí nebo vznícení desky plošných spojů, musí být dostatečně izolována. The type of insulation corresponds to the type of use provided by the PCB.

Univerzální elektronické PCBS jsou vhodné pro použití s jednoduššími a cenově výhodnějšími substráty FR-2 nebo FR-4. RF substráty jsou vhodnější pro aplikace zahrnující vysokovýkonné RF.

Flexibilní podklady, jako jsou plasty, jsou vhodné pro splnění požadavků na izolaci pružných desek s obvody. Metals, on the other hand, are excellent conductors of heat while keeping the power electrons cool.