DPS alebo vytlačená obvodová doska generuje teplo, keď ním preteká elektrický prúd. Bez náležitej izolácie môže toto teplo spôsobiť PCBS vážne problémy.

Prečo PCBS potrebuje izoláciu?

Skôr ako porozumiete izolácii DPS, musíte pochopiť: Čo je to DPS?

PCBS alebo dosky s plošnými spojmi sú malé zelené štvorčeky s medenými plechmi (ale aj v iných farbách). Nájdete ho takmer v každom elektronickom zariadení! Dosky s plošnými spojmi umožňujú správne fungovanie elektronických zariadení, čím sa stávajú životne dôležitou, ale neviditeľnou súčasťou každodenného života. Bez nich by počítače, telefóny, televízie a elektronika nefungovali ani neexistovali.

Elektrika je pre PCB veľmi výkonná. PCBS obsahujú medené drôty s potlačou, takže prirodzene vedú elektrický prúd. Elektrické komponenty však môžu predstavovať nebezpečenstvo, ak nie sú uzavreté v nevodivom kryte alebo sú príliš horúce. Doska plošných spojov musí byť izolovaná, aby sa zabránilo korózii medi a obmedzil sa náhodný kontakt s vodivými materiálmi. Správna izolácia môže pomôcť zabrániť prehriatiu alebo výbuchu DPS.

Existuje niekoľko spôsobov, ako izolovať DPS. Existuje niekoľko bežných izolačných materiálov, ale presný typ izolácie zvyčajne závisí od aplikácie návrhu DPS.

Zdroj fotografie: pixabay

Izolačný materiál DPS

Bežné izolačné materiály plošných spojov sa zvyčajne vyrábajú ako nevodivé substráty, ktoré je možné navzájom spájať vo viacerých vrstvách, aby prúd mohol správne prúdiť celou obvodovou doskou. Jednoduchšie PCBS môžu byť jednostranné alebo jednovrstvové. Komplexné PCBS, napríklad tie, ktoré sa používajú pre vysokorýchlostnú digitálnu komunikáciu, môžu obsahovať viac ako dve desiatky vrstiev.

Kalkulačka izolácie PCB vám môže pomôcť určiť povrchovú dráhu a elektrickú vzdialenosť, ktorá bude určujúcim faktorom presného typu a množstva izolačného materiálu. Plazivá vzdialenosť je najkratšia vzdialenosť medzi vodivými časťami a vôľa je prvok oddelený vzduchom od substrátu. Pochopenie plazivej vzdialenosti a elektrickej vôle je nevyhnutné pre výpočet izolácie DPS.

Výrobcovia plošných spojov sa môžu rozhodnúť použiť na izoláciu rôzne materiály, od lacných plastov ako FR-2 po robustné kovy, ako je hliník. Jeho použitie zvyčajne určuje izolačný materiál DPS. Napríklad PCB v lacne vyrobenej elektronickej hračke by nepotreboval rovnaký typ izolácie ako PCB v satelite.

Aby sme lepšie porozumeli izolácii a izolačným materiálom DPS, preskúmajme päť najbežnejších foriem izolácie DPS.

FR-2

Fr-2 je možnosť laminátu spomaľujúceho horenie. Je vyrobený z kompozitu papiera a plastifikovanej fenolovej živice, vďaka čomu je ľahký a odolný. Jednostranné dosky plošných spojov zvyčajne používajú tento materiál. FR-2 je bez halogénov a hydrofóbny a dá sa ľahko lisovať alebo frézovať. FR-2 je jednou z najlacnejších možností izolácie DPS a je bežnou voľbou pre spoločnosti vyrábajúce jednorazovú spotrebnú elektroniku.

FR-4

Fr-4 je pokročilá možnosť laminátu spomaľujúceho horenie. Je to kompozitný materiál vyrobený zo sklenených vlákien a bežne sa používa na výrobu obojstranných a viacvrstvových PCBS. FR-4 odoláva vyšším teplotám a fyzickým tlakom ako FR-2. Je to tiež cenovo dostupný materiál, čo z neho robí obľúbenú voľbu pre výrobcov špičkovej spotrebnej elektroniky. FR-4 nie je obrábaný rýchlo, vyžaduje frézovanie, razenie alebo obrábanie nástrojov z karbidu wolfrámu.

Rádiofrekvencia (RF)

RF substráty sú navrhnuté tak, aby umožnili PCBS pracovať v aplikáciách využívajúcich vysokovýkonné RF a mikrovlnné rúry. RF substráty sa najčastejšie používajú pre PCBS inštalované vo vojenskej elektronike, avionike a avionike. Je však dôležité poznamenať, že niektoré výrobky spotrebnej elektroniky obsahujú tento typ substrátu. Plasty, ktoré tvoria typický RF substrát, nevytvárajú veľa izolácie a dobre slúžia na generovanie veľkých prúdov. RF a mikrovlnné PCBS majú spravidla iba jednu alebo dve vrstvy.

pružný

Aj keď je väčšina dosiek s plošnými spojmi plochá a tuhá, existuje niekoľko inovatívnych PCBS, ktoré sa môžu ohýbať takmer v ľubovoľnom smere bez toho, aby sa zlomili. Flexibilné obvody vyžadujú podobnú, ale jedinečnú formu izolácie. Flexibilné obvody sú zvyčajne chránené SPREJOM izolácie DPS, okrem obľúbenej voľby je aj plastová fólia. Flexibilné obvody vyžadujú tenký a pevný izolačný povlak PCB, aby sa mohli voľne pohybovať a zmestili sa do tesných priestorov.

kov

Voľba kovu ako izolátora sa môže zdať zvláštna. Kovy sú obvykle elektricky vodivé a náhodné vedenie môže spôsobiť poruchu dosky plošných spojov, vznietenie alebo roztavenie. V niektorých prípadoch však môže byť výhodnejšia doska plošných spojov s kovovým substrátom. Kov je vynikajúci vodič tepla a vydrží obrovské prúdy bez toho, aby sa zlomil alebo spálil. PCBS inštalovaný v elektricky nabitých zariadeniach, ktoré spotrebúvajú veľa energie, môže vyžadovať efektívne fungovanie kovových podkladov.

Vplyv priemyslu

Aby sa zabránilo prehriatiu, vznieteniu alebo vznieteniu DPS, musí byť dostatočne izolovaná. Typ izolácie zodpovedá typu použitia, ktorý poskytuje PCB.

Univerzálne elektronické PCBS sú vhodné na použitie s jednoduchšími a cenovo výhodnejšími substrátmi FR-2 alebo FR-4. RF substráty sú vhodnejšie pre aplikácie zahŕňajúce vysokovýkonné RF.

Flexibilné podklady, ako sú plasty, sú vhodné na splnenie požiadaviek na izoláciu flexibilných dosiek s plošnými spojmi. Kovy, na druhej strane, sú vynikajúcimi vodičmi tepla a zároveň chránia silové elektróny.