A PCB or τυπωμένου κυκλώματος παράγει θερμότητα όταν διαρρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Χωρίς κατάλληλη μόνωση, αυτή η θερμότητα μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα στο PCBS.

Γιατί το PCBS χρειάζεται μόνωση;

Πριν καταλάβετε τη μόνωση PCB, πρέπει να καταλάβετε: Τι είναι το 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! Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων επιτρέπουν στις ηλεκτρονικές συσκευές να λειτουργούν σωστά, καθιστώντας τις ένα ζωτικό αλλά αόρατο μέρος της καθημερινής ζωής. Χωρίς αυτούς, οι υπολογιστές, τα τηλέφωνα, οι τηλεοράσεις και τα ηλεκτρονικά δεν θα λειτουργούσαν ούτε θα υπήρχαν.

Η ηλεκτρική είναι πολύ ισχυρή για PCB. PCBS contain printed copper wires, so they naturally conduct electricity. Ωστόσο, τα ηλεκτρικά εξαρτήματα μπορούν να αποτελέσουν κίνδυνο εάν δεν είναι κλεισμένα σε μη αγώγιμο περίβλημα ή αν ζεσταθούν πολύ. Το PCB πρέπει να είναι μονωμένο για να αποτρέψει τη διάβρωση του χαλκού και να μειώσει την τυχαία επαφή με αγώγιμα υλικά. 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.

Πηγή φωτογραφιών: pixabay

Μονωτικό υλικό PCB

Τα κοινά μονωτικά υλικά PCB σχηματίζονται συνήθως ως μη αγώγιμα υποστρώματα που μπορούν να λιώσουν μαζί σε πολλαπλά στρώματα για να επιτρέψουν στο ρεύμα να ρέει σωστά σε ολόκληρη την πλακέτα κυκλώματος. Το απλούστερο PCBS μπορεί να είναι μονής όψης ή μονής στρώσης. 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. Η απόσταση ερπυσμού είναι η μικρότερη απόσταση μεταξύ των αγώγιμων τμημάτων και η απόσταση είναι το στοιχείο που χωρίζεται από τον αέρα και όχι από το υπόστρωμα. Understanding creepage distance and electrical clearance is essential for calculating PCB insulation.

Οι κατασκευαστές PCB μπορούν να επιλέξουν να χρησιμοποιήσουν μια ποικιλία διαφορετικών υλικών για μόνωση, από φθηνά πλαστικά όπως το FR-2 έως ανθεκτικά μέταλλα όπως το αλουμίνιο. The insulating material of a PCB usually determines its use. Για παράδειγμα, το PCB σε ένα φθηνά κατασκευασμένο ηλεκτρονικό παιχνίδι δεν θα χρειαζόταν τον ίδιο τύπο μόνωσης με το PCB σε έναν δορυφόρο.

Για να κατανοήσουμε καλύτερα τη μόνωση και τα υλικά μόνωσης PCB, ας εξερευνήσουμε τις πέντε πιο κοινές μορφές μόνωσης PCB.

FR-2

Το Fr-2 είναι μια χαμηλής ποιότητας επιβραδυντική φλόγα laminate. It is made from a composite of paper and plasticized phenolic resin, making it light and durable. Οι πλακέτες μονής όψης χρησιμοποιούν συνήθως αυτό το υλικό. Το FR-2 είναι χωρίς αλογόνο και υδρόφοβο και μπορεί εύκολα να πιεστεί ή να αλεσθεί. Το FR-2 είναι μία από τις φθηνότερες επιλογές για μόνωση PCB και είναι κοινή επιλογή για εταιρείες που κατασκευάζουν καταναλωτικά ηλεκτρονικά είδη μίας χρήσης.

FR-4

Το Fr-4 είναι μια προηγμένη επιλογή laminate επιβραδυντικό φλόγας. Είναι ένα σύνθετο υλικό από ύφασμα από υαλοβάμβακα και χρησιμοποιείται συνήθως στην κατασκευή PCBS διπλής όψης και πολλαπλών στρωμάτων. Το FR-4 μπορεί να αντέξει υψηλότερες θερμοκρασίες και φυσικές πιέσεις από το FR-2. Είναι επίσης ένα προσιτό υλικό, καθιστώντας το μια δημοφιλής επιλογή για τους κατασκευαστές ηλεκτρονικών ειδών υψηλής ποιότητας. Το FR-4 δεν κατεργάζεται γρήγορα, απαιτώντας άλεση, σφράγιση ή κατεργασία εργαλείων καρβιδίου βολφραμίου.

Ραδιοσυχνότητα (rf)

Τα υποστρώματα RF έχουν σχεδιαστεί για να επιτρέπουν στο PCBS να λειτουργεί σε εφαρμογές που χρησιμοποιούν RF υψηλής ισχύος και φούρνο μικροκυμάτων. Τα υποστρώματα RF χρησιμοποιούνται συχνότερα για PCBS εγκατεστημένα σε στρατιωτικά ηλεκτρονικά, αεροηλεκτρονικά και αεροηλεκτρονικά. Είναι σημαντικό να σημειωθεί, ωστόσο, ότι ορισμένα καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα περιέχουν αυτόν τον τύπο υποστρώματος. Τα πλαστικά που αποτελούν ένα τυπικό υπόστρωμα RF δεν παράγουν μεγάλη μόνωση και αποδίδουν καλά για το έργο της δημιουργίας μεγάλων ρευμάτων. Τα RBS και τα μικροκύματα PCBS έχουν συνήθως μόνο ένα ή δύο στρώματα.

εύκαμπτος

Παρόλο που οι περισσότερες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι επίπεδες και άκαμπτες, υπάρχουν μερικά πρωτοποριακά PCBS που μπορούν να λυγίσουν σε σχεδόν οποιαδήποτε κατεύθυνση χωρίς να σπάσουν. Τα εύκαμπτα κυκλώματα απαιτούν παρόμοια αλλά μοναδική μορφή μόνωσης. Τα εύκαμπτα κυκλώματα συνήθως προστατεύονται με έναν ψεκασμό μόνωσης PCB, εκτός από το πλαστικό φιλμ είναι μια δημοφιλής επιλογή. Τα εύκαμπτα κυκλώματα απαιτούν λεπτή, ισχυρή επίστρωση μόνωσης PCB, έτσι ώστε να μπορούν να κινούνται ελεύθερα και να ταιριάζουν σε στενούς χώρους.

μέταλλο

Η επιλογή του μετάλλου ως μονωτήρα μπορεί να φαίνεται περίεργη. Τα μέταλλα είναι συνήθως ηλεκτρικά αγώγιμα και η τυχαία αγωγή μπορεί να προκαλέσει βλάβη, πυρκαγιά ή τήξη ενός PCB. However, in some cases, a PCB with a metal substrate may be more advantageous. Το μέταλλο είναι ένας εξαιρετικός αγωγός θερμότητας και μπορεί να αντέξει τεράστια ρεύματα χωρίς να σπάσει ή να καεί. Το PCBS που είναι εγκατεστημένο σε ηλεκτρικά φορτισμένο εξοπλισμό που καταναλώνει μεγάλη ισχύ μπορεί να απαιτεί μεταλλικά υποστρώματα για να λειτουργούν αποτελεσματικά.

Επιρροή της βιομηχανίας

Για να αποφύγετε την υπερθέρμανση, την πυρκαγιά ή την πυρκαγιά του PCB, πρέπει να είναι επαρκώς μονωμένο. The type of insulation corresponds to the type of use provided by the PCB.

Τα ηλεκτρονικά PCBS γενικής χρήσης είναι κατάλληλα για χρήση με απλούστερα και οικονομικότερα υποστρώματα FR-2 ή FR-4. Τα υποστρώματα RF είναι πιο κατάλληλα για εφαρμογές που περιλαμβάνουν RF υψηλής ισχύος.

Ευέλικτα υποστρώματα όπως τα πλαστικά είναι κατάλληλα για να καλύψουν τις απαιτήσεις μόνωσης των εύκαμπτων πλακών κυκλώματος. Τα μέταλλα, από την άλλη πλευρά, είναι εξαιρετικοί αγωγοί θερμότητας ενώ διατηρούν τα ηλεκτρόνια ισχύος δροσερά.