A PCB or печатная плата выделяет тепло, когда через него протекает электрический ток. Без надлежащей изоляции это тепло может вызвать серьезные проблемы для печатных плат.

Зачем нужна изоляция PCBS?

Прежде чем вы сможете понять изоляцию печатной платы, вы должны понять: что такое печатная плата?

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! Печатные платы позволяют электронным устройствам функционировать должным образом, делая их жизненно важной, но невидимой частью повседневной жизни. Без них компьютеры, телефоны, телевизоры и электроника не работали бы и не существовали бы.

Электрооборудование очень мощно для печатной платы. PCBS contain printed copper wires, so they naturally conduct electricity. Однако электрические компоненты могут представлять опасность, если они не помещены в непроводящий корпус или становятся слишком горячими. Печатная плата должна быть изолирована, чтобы предотвратить коррозию меди и уменьшить случайный контакт с проводящими материалами. 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.

Источник фото: pixabay

Изоляционный материал для печатных плат

Обычные изоляционные материалы для печатных плат обычно формируются в виде непроводящих подложек, которые можно сплавить вместе в несколько слоев, чтобы ток мог правильно течь через всю печатную плату. Более простые печатные платы могут быть односторонними или однослойными. 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. Длина пути утечки – это кратчайшее расстояние между токопроводящими частями, а зазор – это элемент, отделенный воздухом, а не подложкой. Understanding creepage distance and electrical clearance is essential for calculating PCB insulation.

Производители печатных плат могут использовать различные материалы для изоляции, от недорогих пластиков, таких как FR-2, до прочных металлов, таких как алюминий. The insulating material of a PCB usually determines its use. Например, печатной плате дешевой электронной игрушки не потребуется изоляция того же типа, что и печатной плате спутника.

Чтобы лучше понять изоляционные и изоляционные материалы для печатных плат, давайте рассмотрим пять наиболее распространенных форм изоляции для печатных плат.

FR-2

Fr-2 – это низкосортный огнестойкий ламинат. It is made from a composite of paper and plasticized phenolic resin, making it light and durable. Этот материал обычно используется для односторонних печатных плат. FR-2 не содержит галогенов и гидрофобен, его можно легко прессовать или измельчать. FR-2 – один из самых дешевых вариантов изоляции печатных плат, который часто выбирают компании, производящие одноразовую бытовую электронику.

FR-4

Fr-4 – это усовершенствованный вариант огнестойкого ламината. Это композитный материал из стекловолокна, который обычно используется при производстве двусторонних и многослойных печатных плат. FR-4 может выдерживать более высокие температуры и физические нагрузки, чем FR-2. Это также доступный материал, что делает его популярным среди производителей высококачественной бытовой электроники. FR-4 не обрабатывается быстро, для этого требуются фрезерные, штамповочные или механически обработанные инструменты из карбида вольфрама.

Радиочастота (рф)

ВЧ-подложки разработаны, чтобы позволить печатным платам работать в приложениях, использующих ВЧ- и СВЧ-излучение высокой мощности. ВЧ-подложки чаще всего используются для печатных плат, установленных в военной электронике, авионике и авионике. Однако важно отметить, что некоторые продукты бытовой электроники содержат этот тип подложки. Пластмассы, из которых состоит типичная ВЧ подложка, не создают большой изоляции и хорошо справляются с задачей генерации больших токов. ВЧ- и СВЧ-печатные платы обычно состоят только из одного или двух слоев.

гибкие

Хотя большинство печатных плат плоские и жесткие, есть некоторые инновационные печатные платы, которые могут изгибаться практически в любом направлении, не ломаясь. Гибкие цепи требуют аналогичной, но уникальной формы изоляции. Гибкие схемы обычно защищаются СПРЕЙ-изоляцией печатной платы, в дополнение к популярной пластиковой пленке. Гибкие схемы требуют тонкого и прочного изоляционного покрытия печатной платы, чтобы они могли свободно перемещаться и помещаться в ограниченном пространстве.

металл

Выбор металла в качестве изолятора может показаться странным. Металлы обычно электропроводны, и случайная проводимость может привести к выходу печатной платы из строя, возгоранию или расплавлению. However, in some cases, a PCB with a metal substrate may be more advantageous. Металл является отличным проводником тепла и может выдерживать большие токи, не ломаясь и не подгорая. PCBS, установленная в электрически заряженном оборудовании, которое потребляет много энергии, может потребовать металлических подложек для эффективного функционирования.

Влияние отрасли

Чтобы предотвратить перегрев, возгорание или возгорание печатной платы, она должна быть должным образом изолирована. The type of insulation corresponds to the type of use provided by the PCB.

Электронные печатные платы общего назначения подходят для использования с более простыми и экономичными подложками FR-2 или FR-4. Подложки RF больше подходят для приложений, связанных с высокой мощностью RF.

Гибкие подложки, такие как пластмассы, хорошо подходят для удовлетворения требований к изоляции гибких печатных плат. С другой стороны, металлы являются отличными проводниками тепла, сохраняя при этом силовые электроны холодными.