Jako základní součást elektronických produktů má výběr surovin pro desku s plošnými spoji (PCB) přímý dopad na výkon, spolehlivost a výrobní náklady desky.
Základní determinant mechanického a elektrického výkonu desky plošných spojů
Substrát slouží jako páteř desky s plošnými spoji (PCB) a musí mít základní vlastnosti, jako je elektrická izolace, tepelná odolnost, mechanická pevnost a rozměrová stálost. V závislosti na konkrétním scénáři aplikace lze substráty obecně rozdělit do dvou typů: tuhé substráty a flexibilní substráty.
Pevné substráty: Epoxidová pryskyřice-ztužená skelnými vlákny (FR-4) tvoří hlavní proud v této kategorii; jeho složení zahrnuje epoxidovou pryskyřici, tkaninu ze skleněných vláken a vytvrzovací činidlo. FR-4 se může pochlubit vynikajícími elektrickými izolačními vlastnostmi (dielektrická konstanta: 4,0–4,5), tepelnou odolností (hodnota Tg: 130–180 stupňů) a mechanickou pevností (pevnost v ohybu: větší nebo rovna 300 MPa), díky čemuž je široce používán v oborech, jako je spotřební elektronika a komunikační zařízení. Vysokofrekvenční substráty (jako je PTFE a keramické -plněné substráty) se navíc používají ve vysokofrekvenčních aplikacích, jako jsou základnové stanice 5G a radarové systémy, kvůli jejich nízkým dielektrickým ztrátám (Df menší nebo rovno 0,002); jejich cena je však o 30 % až 50 % vyšší než u FR-4.
Flexibilní substrát: Tento materiál se středem na polyimidové (PI) fólii se může pochlubit tepelnou odolností (s dlouhodobým-rozsahem provozních teplot -200 stupňů až 300 stupňů ), flexibilitou (s poloměrem ohybu menším nebo rovným 0,5 mm) a chemickou stabilitou, která je výrazně lepší než u tradičních PET fólií; v důsledku toho slouží jako preferovaný materiál pro flexibilní desky plošných spojů (FPC). Přestože cena PI fólie je přibližně dvakrát až třikrát vyšší než u FR-4, efektivně splňuje požadavky aplikací dynamického ohýbání, jako jsou ty, které se nacházejí v nositelných zařízeních a automobilových displejích.
Vodivé materiály: Základní médium pro konstrukci obvodů
Vodivé materiály musí mít vysokou vodivost, odolnost proti korozi a zpracovatelnost; jsou primárně rozděleny do dvou typů: měděná fólie a vodivé pasty.
Měděná fólie: Měděná fólie, která představuje přibližně 30 % až 40 % celkových nákladů na PCB, je klasifikována podle výrobního procesu na elektrolytickou měděnou fólii (ED) a válcovanou měděnou fólii (RA). Elektrolytická měděná fólie se vyznačuje nízkou drsností povrchu (Ra menší nebo rovnou 0,5 μm), díky čemuž je vhodná pro desky High{4}}Density Interconnect (HDI); válcovaná měděná fólie vykazuje vynikající tažnost (prodloužení větší nebo rovné 15 %) a často se používá v pružných deskách plošných spojů. Tloušťka měděné fólie přímo ovlivňuje její aktuální-nosnost; standardní tloušťky zahrnují 18 μm, 35 μm a 70 μm, zatímco vysokofrekvenční desky mohou používat ultra-tenkou měděnou fólii (3–12 μm), aby se minimalizovaly ztráty signálu.
Materiály pájecí masky: Klíč k ochraně obvodů a zvýšené spolehlivosti
Materiály pájecích masek musí mít izolační vlastnosti, odolnost proti pájení a chemickou stabilitu; jsou primárně rozděleny do dvou typů: tekuté fotosenzitivní inkousty a suché pájecí masky-.
Tekutý fotosenzitivní inkoust: Vytvrzuje pod ultrafialovým světlem a vytváří vrstvu pájecí masky. Vyznačuje se vysokým rozlišením (šířka čáry/rozteč menší nebo rovna 50 μm) a silnou přilnavostí (pevnost v odlupování větší nebo rovna 1,5 N/mm), díky čemuž je vhodná pro vysoce-přesné desky plošných spojů. Jeho cena je přibližně 80–120 RMB/kg; vyžaduje však doprovodné osvitové a vyvolávací zařízení, což zvyšuje složitost procesu.
Suchá filmová pájecí maska: Využívá PET film jako nosič a vytváří vrstvu pájecí masky pomocí tepelné laminace s následným vyvoláním. Nabízí jednoduché ovládání (nevyžaduje žádné vývojové zařízení), ale vyznačuje se nižším rozlišením (šířka čáry/rozteč větší nebo rovna 100 μm) a používá se především pro desky plošných spojů s nízkou-hustotou.
