PCB storis yra daugiau nei fizinis matmuo, jis tiesiogiai veikia mechaninį stiprumą, elektrinį atstumą, gamybos nuoseklumą ir korpuso tinkamumą. Kadangi galutinis PCB storis gaunamas iš viso sluoksnio krūvos, net nedideli pakeitimai gali turėti įtakos jungties išlyginimui, varžos planavimui ir ilgalaikiam patikimumui. Standartinių storio verčių, tolerancijos ribų ir pasirinkimo veiksnių supratimas padeda užtikrinti sklandesnį projektavimą, prototipų kūrimą ir gamybą.
PCB storio apžvalga
PCB storis reiškia bendrą spausdintinės plokštės aukštį, matuojamą nuo viršutinio paviršiaus iki apatinio paviršiaus. Tai reiškia bendrą visų sluoksnių, sudarančių lentą, storį, o ne tik pagrindinę medžiagą. Šie sluoksniai apima pagrindo pagrindą, vario sluoksnius, izoliacinį prepregą, litavimo kaukę ir šilkografiją. Sukrauti kartu, jie nustato galutinį fizinį PCB storį.
PCB storis paprastai matuojamas milimetrais (mm), milais (tūkstantosiomis colio dalimis) arba coliais. Plačiai naudojamos bendrosios paskirties PCB storis yra apie 1.6 mm, nors tikrasis storis gali skirtis priklausomai nuo sluoksnių skaičiaus, vario svorio ir izoliacijos struktūros. Kadangi storis turi įtakos mechaniniam stiprumui, varžos tarpams ir korpuso tinkamumui, anksti pasirinkus tinkamą vertę, užtikrinamas sklandesnis projektavimas ir gamyba.
Standartinis PCB storis
Visuotinai priimtas "standartinis" PCB storis yra 1,57 mm (0,062 colio). Šis storis buvo plačiai naudojamas dešimtmečius, nes jis atitinka standartinius gamybos procesus ir gerai veikia su įprasta montavimo įranga, korpusais ir jungčių sistemomis.
Taip pat galite laikyti 1.6 mm standartu, nes tai yra suapvalintas metrinis 0.062 colio ekvivalentas. Abi vertės yra plačiai prieinamos ir dažnai naudojamos pakaitomis bendruose projektuose. Tačiau kai mechaninis tvirtinimas yra tvirtas, pvz., naudojant kortelės krašto jungtis, kreipiamuosius bėgius, lizdus ar fiksuotus korpusus, geriausia tikslų tikslinį storį patvirtinti su PCB gamintoju.
Daugiasluoksnių plokščių storis skiriasi labiau, nes kiekvienas pridėtas sluoksnis padidina bendrą aukštį per papildomus vario ir dielektrinius sluoksnius. Dauguma daugiasluoksnių konstrukcijų paprastai būna nuo 0,8 mm iki 3,2 mm, priklausomai nuo krūvos struktūros, elektros poreikių ir mechaninių ribų.
Įprastos PCB storio vertės
| PCB storis (mm) | Storis (coliais) | Tipinis pritaikymas |
|---|---|---|
| 0,8 | 0,031 | Plonos lentos kompaktiškiems įrenginiams |
| 1.0 | 0,039 | Lengvi, žemo profilio mazgai |
| 1.2 | 0,047 | Vidutinio plonumo lentos su geresniu standumu |
| 1,57 | 0,062 | Bendras bendrosios paskirties storis |
| 2.0 | 0,079 | Didesnis standumas, pramoninis dizainas |
| 3.2 | 0,126 | Tvirta mechaninė atrama |
PCB storio diapazonai
Plonos PCB (0,4–1,0 mm)
Plonos PCB sukurtos taip, kad sumažintų dydį ir svorį, todėl tinka kompaktiškai ir nešiojamai elektronikai. Sumažintas jų storis leidžia lengvai tilpti į ankštus korpusus, kur yra mažai vietos. Šis asortimentas dažniausiai naudojamas nešiojamuose įrenginiuose, plonuose išmaniuosiuose telefonuose ir planšetiniuose kompiuteriuose bei kompaktiškoje medicinos elektronikoje. Nors plonos lentos padeda pasiekti lengvą ir žemo profilio dizainą, jos yra lankstesnės ir gali sulenkti esant mechaniniam įtempimui, todėl surinkimo ir naudojimo metu svarbu kruopščiai tvarkyti ir tinkamai palaikyti.
Standartinės ir storesnės PCB (1,6–2,4 mm)
1,6–2,4 mm asortimento PCB užtikrina subalansuotą mechaninio stiprumo, ekonomiškumo ir plataus suderinamumo su standartiniais komponentais ir korpusais derinį. Dėl to jie yra dažniausiai pasirenkamas daugelio dizainų storis. Jie plačiai naudojami buitinėje elektronikoje, tokioje kaip nešiojamieji kompiuteriai ir maršrutizatoriai, pramoninės valdymo plokštės ir bendrosios įterptosios sistemos. Kai nėra griežtų erdvės ar svorio apribojimų, 1,6 mm storis dažnai pasirenkamas kaip patikimas atspirties taškas, nes jis pasižymi geru standumu ir neprideda nereikalingų išlaidų.
Itin storos PCB (iki ~10 mm)
Itin storos PCB yra sukurtos programoms, kurioms reikalinga stipri mechaninė atrama ir ilgalaikis konstrukcijos stabilumas. Papildomas jų storis padeda atlaikyti dideles apkrovas, vibraciją ar pakartotinius jungčių įkišimus. Paprastai naudojamos galinės plokštės, jungiančios kelias plokštes, bandymo ir matavimo įranga bei didelės srovės maitinimo mazgai. Nors šios plokštės pasižymi puikiu tvirtumu ir ilgaamžiškumu, jos taip pat padidina bendrą svorį, medžiagų sąnaudas ir gamybos sudėtingumą, o tai riboja jų naudojimą specializuotose srityse, kuriose standumas yra prioritetas.
Veiksniai, turintys įtakos PCB storiui
PCB storis atsiranda dėl kelių kombinuotų dizaino pasirinkimų, o ne dėl vieno parametro. Pagrindiniai veiksniai yra pagrindo medžiaga, prepreg sluoksniai, vario storis, sluoksnių skaičius ir paviršiaus dangos.
Pagrindo storis
Pagrindo storis yra vienas iš pagrindinių veiksnių, nes jis sudaro konstrukcinį lentos pagrindą. Įprastos pagrindo medžiagos yra FR-4, poliimidas ir CEM tipai. Storesnis pagrindas pagerina standumą, padeda lentai atsispirti lenkimui ir mechaniniam įtempimui bei užtikrina geresnę bendrą agregatų atramą. Priešingai, plonesnis pagrindas sumažina bendrą lentos aukštį ir svorį, todėl jis geriau tinka kompaktiškiems gaminiams, kuriuose yra mažai vietos, tačiau gali būti labiau linkęs lankstytis.
Prepreg storis
Prepreg storis taip pat turi didelę įtaką, nes prepreg veikia kaip izoliacinis jungiamasis sluoksnis tarp vario sluoksnių ir šerdžių. Jo storis priklauso nuo stiklo pynimo stiliaus ir dervos kiekio, kurie turi įtakos sluoksnių sukibimui laminavimo metu. Šios prepreg savybės turi įtakos varžos nuoseklumui, gręžimo ir ėsdinimo kokybei, dielektrinėms savybėms ir šiluminio plėtimosi elgsenai. Dėl šios priežasties prepreg pasirinkimas yra ne tik mechaninis pasirinkimas, bet ir elektros bei gamybos sprendimas.
Vario storis
Kitas svarbus veiksnys yra vario storis, kuris paprastai nurodomas uncijomis. 1 uncija vario yra apie 0,0348 mm (1,37 mils). Storesnis varis padidina bendrą plokštės storį ir keičia pėdsakų dizainą. Tai pagerina srovės valdymo pajėgumą ir palaiko geresnį šilumos išsklaidymą, tačiau tam gali prireikti didesnio atstumo tarp pėdsakų ir kruopštesnio varžos planavimo. Vario storio pasirinkimas tiesiogiai veikia pėdsakų plotį, tarpų taisykles, šilumines savybes ir signalo valdymo reikalavimus.
Daugiasluoksnis krūva
Daugiasluoksnis kaupimas natūraliai padidina PCB storį, nes kiekvienam pridėtam sluoksniui reikia papildomo vario ir izoliacijos. Daugiasluoksnės plokštės užtikrina didesnį maršruto parinkimo tankį, geresnes įžeminimo galimybes ir geresnį signalo vientisumo valdymą, ypač sudėtingose konstrukcijose. Tačiau didėjantis sluoksnių skaičius taip pat padidina gamybos sudėtingumą, kainą ir tolerancijos susidarymo tikimybę per galutinį storį.
Litavimo kaukė ir šilkografija
Litavimo kaukė ir šilkografija yra ploni paviršiaus sluoksniai, tačiau vis tiek šiek tiek prisideda prie bendro PCB storio. Litavimo kaukė vaidina didesnį vaidmenį, nes ji apsaugo vario paviršių ir turi įtakos smulkaus žingsnio trinkelių tarpui ir tarpų tikslumui. Nors šios dangos prideda tik nedidelį aukštį, jos yra gatavos krūvos dalis ir vis tiek turėtų būti apsvarstytos, kai svarbu storio tolerancija arba tikslus mechaninis pritaikymas.
PCB storis ir šilumos išsklaidymas
Didėjant galios tankiui, PCB storis tampa svarbia šiluminio planavimo dalimi. Nors vien storis neišsprendžia šilumos problemų, jis turi įtakos tam, kaip šiluma plinta per plokštę, kaip stabili konstrukcija išlieka esant temperatūros pokyčiams ir kokias aušinimo galimybes galima palaikyti.
PCB storis turi įtakos šilumos išsklaidymui
PCB storis turi įtakos šiluminėms savybėms daugiausia dėl to, kaip plokštė palaiko šilumą skleidžiančias konstrukcijas, o ne veikia kaip pagrindinis šilumos perdavimo sprendimas. Daugeliu atvejų šilumos kontrolė labiau priklauso nuo varinių plokštumų, šiluminių vių ir komponentų išdėstymo, o ne nuo FR-4 storio.
Storis vis dar gali turėti įtakos šiluminiams rezultatams:
• Šiluminės aparatūros palaikymas: storesnės plokštės gali geriau palaikyti didelius komponentus, radiatorius ir mechanines tvirtinimo detales be lankstymo.
• Šilumos paskirstymo pajėgumo gerinimas: padidėjusi struktūra gali padėti paskirstyti šilumą visoje plokštėje, kai ji suporuota su vidinėmis varinėmis plokštumomis.
• Šiluminio patikimumo palaikymas: stabili plokštės konstrukcija sumažina litavimo jungčių ir šiluminių sąsajų įtampą temperatūros ciklo metu.
Praktiniai šiluminių rezultatų gerinimo būdai
Norėdami pasiekti geresnes šilumines savybes, derinkite storio planavimą su patikrintais šilumos kontrolės metodais:
• Pasirinkite medžiagas ir krūvas, kurios palaiko šilumos srautą pagal tikslinį galios lygį ir darbo aplinką.
• Naudokite šilumines vibracijas ir vidines varines plokštumas, kad šiluma būtų perkelta nuo karštų komponentų į didesnius vario plotus.
• Jei reikia, pridėkite radiatorių arba oro srautą, kai pasyvaus paskleidimo nepakanka galios apkrovai.
• Anksti atlikite šiluminį modeliavimą, kad nustatytumėte karštąsias vietas, prieš užbaigdami išdėstymą ir sudėtį.
• Suderinkite storio pasirinkimą su gamybos ribomis, kad užtikrintumėte, jog plokštę galima patikimai pastatyti nedidinant išlaidų ar rizikos.
Išvada
Norint pasirinkti tinkamą PCB storį, reikia subalansuoti mechaninius apribojimus, elektros reikalavimus ir realias kaupimo galimybes. Nors 1,57–1,6 mm išlieka įprastas standartas, daugeliui dizainų reikia plonesnių ar storesnių konstrukcijų, atsižvelgiant į erdvę, tvirtumą, energijos poreikį ir šiluminę elgseną. Anksti planuodami storį, patvirtindami toleranciją su gamintoju ir pritaikydami jį prie pritaikymo, sumažinsite perdirbimą ir pagerinsite konstrukcijos nuoseklumą.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Ar PCB storis turi įtakos gręžimo ir skylių dengimo kokybei?
Taip. Storesnes PCB reikia gręžti giliau, o tai gali padidinti šiurkščių skylių sienelių ir netolygaus vario padengimo riziką, jei procesas nėra optimizuotas. Tai svarbiausia didelio aspekto santykio viajoms, kur sunkiau išlaikyti patikimą dangą ir švarių skylių kokybę.
Koks PCB storis geriausiai tinka kortelės krašto jungtims?
Dauguma kortelių kraštų jungčių yra suprojektuotos aplink 1,57 mm (0,062") arba 1,6 mm plokštes. Jei PCB yra per stora, įterpti tampa sunku; Jei jis per plonas, jungtis gali būti laisva. Jei jungtys yra sandarios, visada patvirtinkite tikslų storio diapazoną, kurį leidžia jungties specifikacija.
Ar PCB storis turi įtakos litavimui surinkimo metu (reflow ar banga)?
Taip. Storesnės plokštės įkaista lėčiau ir vėsta palaipsniui, o tai gali turėti įtakos lydmetalio drėkinimo konsistencijai ir šiluminei pusiausvyrai visoje PCB. Tai ypač pastebima lentose su dideliais vario plotais arba netolygiu komponentų tankiu, kur svarbus temperatūros vienodumas.
Ar PCB storis gali turėti įtakos PCB lanko ir sukimo riboms?
Taip. Storis turi įtakos standumui, tačiau lanką ir sukimą taip pat lemia vario balansas, kamino simetrija ir dervos srautas. Net storos lentos gali deformuotis, jei vario pasiskirstymas yra netolygus. Jei plokštumas yra pavojingas, naudokite simetrišką krūvą ir subalansuotą varį iš abiejų pusių.
Ar PCB storis turi įtakos PCB pėdsakų išgyvenimui lenkimui ar vibracijai?
Taip. Plonesnės PCB lengviau lankstosi, o tai padidina vario pėdsakų ir litavimo jungčių mechaninę apkrovą vibracijos ar pakartotinio lenkimo metu. Jei lenta patirs mechaninį įtempimą, apsvarstykite storesnes konstrukcijas arba pridėkite mechaninę atramą, kad sumažintumėte lankstumą jautriose vietose.