A PCB or Płytka drukowana wytwarza ciepło, gdy przepływa przez niego prąd elektryczny. Bez odpowiedniej izolacji ciepło to może powodować poważne problemy dla PCB.

Dlaczego PCB potrzebują izolacji?

Zanim zrozumiesz izolację PCB, musisz zrozumieć: Co to jest 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! Płytki z obwodami drukowanymi umożliwiają prawidłowe funkcjonowanie urządzeń elektronicznych, co czyni je istotną, ale niewidoczną częścią codziennego życia. Without them, computers, telephones, televisions and electronics would not work or exist.

Elektryka jest bardzo wydajna dla PCB. PCBS contain printed copper wires, so they naturally conduct electricity. Jednak elementy elektryczne mogą stanowić zagrożenie, jeśli nie są zamknięte w nieprzewodzącej obudowie lub są zbyt gorące. Płytka drukowana musi być zaizolowana, aby zapobiec korozji miedzi i ograniczyć przypadkowy kontakt z materiałami przewodzącymi. 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.

Źródło zdjęcia: pixabay

Materiał izolujący PCB

Powszechnie stosowane materiały izolacyjne PCB są zwykle tworzone jako nieprzewodzące podłoża, które można łączyć ze sobą w wielu warstwach, aby umożliwić prawidłowy przepływ prądu przez całą płytkę drukowaną. Prostsze PCB mogą być jednostronne lub jednowarstwowe. 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. Odległość pełzania to najkrótsza odległość między częściami przewodzącymi, a prześwit to element oddzielony powietrzem, a nie podłożem. Understanding creepage distance and electrical clearance is essential for calculating PCB insulation.

Producenci PCB mogą wybierać do izolacji różnych materiałów, od niedrogich tworzyw sztucznych, takich jak FR-2, po wytrzymałe metale, takie jak 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.

Aby lepiej zrozumieć izolację PCB i materiały izolacyjne, przyjrzyjmy się pięciu najczęstszym formom izolacji PCB.

FR-2

Fr-2 to opcja laminatu ognioodpornego niskiej jakości. It is made from a composite of paper and plasticized phenolic resin, making it light and durable. Z tego materiału zwykle korzysta się w płytkach drukowanych jednostronnych. FR-2 jest bezhalogenowy i hydrofobowy i można go łatwo prasować lub frezować. FR-2 jest jedną z najtańszych opcji izolacji PCB i jest powszechnym wyborem dla firm produkujących jednorazową elektronikę użytkową.

FR-4

Fr-4 to zaawansowana opcja laminatu ognioodpornego. 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 może wytrzymać wyższe temperatury i ciśnienia fizyczne niż 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.

Częstotliwość radiowa (rf)

RF substrates are designed to allow PCBS to operate in applications using high power RF and microwave. Podłoża RF są najczęściej stosowane do PCB instalowanych w elektronice wojskowej, awionice i awionice. Należy jednak zauważyć, że niektóre produkty elektroniki użytkowej zawierają ten rodzaj podłoża. Tworzywa sztuczne, które tworzą typowe podłoże RF, nie generują dużo izolacji i dobrze radzą sobie z zadaniem generowania dużych prądów. PCB RF i mikrofalowe mają zwykle tylko jedną lub dwie warstwy.

elastyczne

Chociaż większość płytek drukowanych jest płaska i sztywna, istnieją pewne innowacyjne płytki PCB, które można zginać w niemal dowolnym kierunku bez pękania. Obwody elastyczne wymagają podobnej, ale wyjątkowej formy izolacji. Flexible circuits are usually protected with A SPRAY of PCB insulation, in addition to plastic film is a popular choice. Elastyczne obwody wymagają cienkiej, mocnej powłoki izolacyjnej PCB, aby mogły się swobodnie poruszać i mieścić się w ciasnych przestrzeniach.

metal

Wybór metalu jako izolatora może wydawać się dziwny. Metale zwykle przewodzą prąd elektryczny, a przypadkowe przewodzenie może spowodować awarię płytki drukowanej, zapalenie lub stopienie. However, in some cases, a PCB with a metal substrate may be more advantageous. Metal jest doskonałym przewodnikiem ciepła i może wytrzymać ogromne prądy bez pękania lub spalania. Obwody drukowane PCB zainstalowane w urządzeniach naładowanych elektrycznie, które zużywają dużo energii, mogą wymagać do efektywnego działania metalowych podłoży.

Wpływ branży

Aby zapobiec przegrzaniu PCB, zapaleniu się lub zapaleniu ognia, musi być odpowiednio zaizolowana. The type of insulation corresponds to the type of use provided by the PCB.

Elektroniczne PCB ogólnego przeznaczenia nadają się do stosowania z prostszymi i tańszymi podłożami FR-2 lub FR-4. Podłoża RF są bardziej odpowiednie do zastosowań wymagających dużej mocy RF.

Podłoża elastyczne, takie jak tworzywa sztuczne, dobrze spełniają wymagania izolacyjne elastycznych płytek drukowanych. Z drugiej strony metale są doskonałymi przewodnikami ciepła, jednocześnie utrzymując chłodne elektrony.