A PCB or printplaat genereert warmte wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat. Zonder goede isolatie kan deze hitte ernstige problemen veroorzaken voor PCBS.

Waarom hebben PCBS isolatie nodig?

Voordat u PCB-isolatie kunt begrijpen, moet u het volgende begrijpen: Wat is 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! Printplaten zorgen ervoor dat elektronische apparaten goed kunnen functioneren, waardoor ze een essentieel maar onzichtbaar onderdeel van het dagelijks leven zijn. Without them, computers, telephones, televisions and electronics would not work or exist.

Elektrisch is zeer krachtig voor PCB’s. PCBS contain printed copper wires, so they naturally conduct electricity. Elektrische componenten kunnen echter een gevaar vormen als ze niet in een niet-geleidende behuizing zijn ingesloten of te heet worden. De printplaat moet worden geïsoleerd om kopercorrosie te voorkomen en onbedoeld contact met geleidende materialen te verminderen. 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.

Fotobron: pixabay

PCB-isolatiemateriaal

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. Eenvoudigere PCB’s kunnen enkelzijdig of enkellaags zijn. 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.

PCB-fabrikanten kunnen ervoor kiezen om een ​​verscheidenheid aan verschillende materialen voor isolatie te gebruiken, van goedkope kunststoffen zoals FR-2 tot robuuste metalen zoals aluminium. 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.

Om PCB-isolatie en isolatiematerialen beter te begrijpen, laten we eens kijken naar de vijf meest voorkomende vormen van PCB-isolatie.

FR-2

Fr-2 is een laagwaardige vlamvertragende laminaatoptie. It is made from a composite of paper and plasticized phenolic resin, making it light and durable. Enkelzijdige printplaten gebruiken meestal dit materiaal. De FR-2 is halogeenvrij en hydrofoob en kan gemakkelijk geperst of gefreesd worden. 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 is een geavanceerde vlamvertragende laminaatoptie. It is a composite material made of fiberglass woven fabric and is commonly used in the manufacture of double-sided and multi-layer PCBS. De FR-4 is bestand tegen hogere temperaturen en fysieke druk dan de 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.

Radiofrequentie (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. De kunststoffen waaruit een typisch RF-substraat bestaat, genereren niet veel isolatie en presteren goed voor het genereren van grote stromen. RF- en microgolf-PCB’s hebben meestal slechts één of twee lagen.

flexibele

Hoewel de meeste printplaten plat en stijf zijn, zijn er enkele innovatieve PCB’s die in bijna elke richting kunnen buigen zonder te breken. Flexibele circuits vereisen een vergelijkbare maar unieke vorm van isolatie. Flexible circuits are usually protected with A SPRAY of PCB insulation, in addition to plastic film is a popular choice. Flexibele circuits hebben een dunne, sterke PCB-isolatiecoating nodig, zodat ze vrij kunnen bewegen en in krappe ruimtes passen.

metaal

The choice of metal as an insulator may seem strange. Metalen zijn normaal gesproken elektrisch geleidend en onbedoelde geleiding kan ertoe leiden dat een printplaat faalt, vlam vat of smelt. However, in some cases, a PCB with a metal substrate may be more advantageous. Metaal is een uitstekende warmtegeleider en kan enorme stromen weerstaan ​​zonder te breken of te verbranden. PCBS installed in electrically charged equipment that consumes a lot of power may require metal substrates to function effectively.

Invloed van de industrie

Om te voorkomen dat de printplaat oververhit, vlam vat of vlam vat, moet deze voldoende worden geïsoleerd. The type of insulation corresponds to the type of use provided by the PCB.

Elektronische PCB’s voor algemeen gebruik zijn geschikt voor gebruik met eenvoudigere en meer kosteneffectieve FR-2- of FR-4-substraten. RF-substraten zijn meer geschikt voor toepassingen met RF met hoog vermogen.

Flexibele substraten zoals kunststoffen zijn zeer geschikt om te voldoen aan de isolatie-eisen van flexibele printplaten. Metals, on the other hand, are excellent conductors of heat while keeping the power electrons cool.