При выборе печатной платы решающее значение имеет толщина. Толщина влияет на электрические свойства, такие как проводимость и сопротивление, которые жизненно важны для соответствия спецификациям вашего устройства. Функциональность зависит от этого аспекта, поскольку он определяет, насколько хорошо печатная плата будет работать при электрических нагрузках и механических нагрузках.
Ключевым моментом является понимание диапазона вариантов толщины и их соответствие требованиям вашего устройства. От стандартной толщины для общего использования до специальных размеров для мощных или компактных устройств — выбор правильной толщины печатной платы — это баланс электрических потребностей и физических ограничений.
Цель этой статьи - дать полное представление о толщине печатной платы, факторах, влияющих на толщину печатной платы, а также о том, как выбрать правильную толщину печатной платы.
Что такое стандартная толщина печатной платы?
Толщина печатной платы относится к общей толщине печатной платы, которая включает в себя все ее слои, такие как основной материал, медные слои, паяльная маска и любые дополнительные слои, такие как шелкография. Эта толщина является важным аспектом конструкции печатной платы, поскольку она влияет на механическую прочность платы, совместимость с компонентами, а также тепловые и электрические свойства.
Наиболее широко признанная стандартная толщина печатной платы составляет 1.6 мм (приблизительно 0.063 дюйма). Эта толщина широко применяется в электронной промышленности по разным причинам:
Механическая прочность и вес: Печатная плата толщиной 1.6 мм обеспечивает хороший баланс между достаточной прочностью, чтобы с ней можно было обращаться во время производства и использования, и не слишком тяжелым, что особенно важно для портативных электронных устройств.
Совместимость со сквозными компонентами: Много сквозное отверстие компоненты разработаны с выводами, которые хорошо подходят к печатной плате такой толщины. Это гарантирует, что компоненты могут быть надежно установлены и что их выводы имеют достаточную длину, чтобы пройти через плату и припаяться на противоположной стороне.
Простота изготовления: Печатную плату толщиной 1.6 мм легче изготовить, чем более толстую или тонкую. Они обеспечивают достаточно материала для безопасного обращения и сборки, не создавая трудностей при таких процессах, как сверление, травление и выравнивание слоев.
Помимо стандартных 1.6 мм, другие распространенные толщины включают 0.8 мм (31 мил), 1.0 мм (39 мил), 1.6 мм (63 мил), 2.36 мм (93 мил) и 3.17 мм (125 мил). Здесь VictoryPCB предоставляет стандартные варианты общей толщины всех слоев ламината на вашей печатной плате в диапазоне от 0.008 дюйма до 0.240 дюйма, между которыми вы можете выбирать в зависимости от приложения или области использования.
Толщина двухслойной печатной платы и четырехслойной печатной платы
Стандартная толщина двухслойной печатной платы составляет 2 мм. Общий состав включает как материал сердечника, обычно FR-1.6, так и медные слои на каждой стороне этого сердечника.
На изображении выше показаны конкретные толщины различных слоев, составляющих стандарт. двухслойная печатная плата, что в сумме составляет 1.6 мм (0.062 дюйма). Вот подробная информация, представленная на изображении:
Верхняя паяльная маска: 0.01 мм
Верхний слой (медь): 0.035 мм
Сердечник (обычно FR-4): 1.5 мм.
Нижний слой (медь): 0.035 мм.
Нижняя паяльная маска: 0.01 мм
Наиболее распространенная толщина для четырехслойная печатная плата составляет 1.6 мм (приблизительно 0.063 дюйма). Это та же стандартная толщина, которая используется для двухслойных печатных плат, что делает ее популярным выбором из-за баланса механической прочности, технологичности и стоимости. Он также хорошо сочетается с широким спектром типов компонентов, особенно со сквозными компонентами.
Производственные факторы, влияющие на толщину печатной платы
Действительно, на общую толщину печатной платы решающее влияние оказывают несколько производственных факторов. Эти факторы необходимо тщательно учитывать в процессе проектирования и производства, чтобы гарантировать, что конечный продукт соответствует конкретным требованиям его предполагаемого применения.
Толщина ядра печатной платы
Центральная подложка, часто называемая ядром или диэлектриком, представляет собой изолирующий слой внутри печатной платы. Он разделяет два проводящих медных слоя. Подложка часто изготавливается из таких материалов, как FR-4 (наиболее распространенный), полиимид, CEM (композитный эпоксидный материал) и других, в зависимости от требуемых свойств, таких как термическая стабильность, гибкость и стоимость.
Толщина подложки печатных плат действительно сильно различается в зависимости от применения, что отражает различные требования к механической прочности, терморегуляции и пространственным ограничениям.
Например, более толстая подложка, например, около 0.125 дюйма (3.2 мм), полезна в средах, где печатная плата подвергается значительным механическим нагрузкам. Такая толщина помогает повысить структурную прочность печатной платы, делая ее более устойчивой к физическим воздействиям и нагрузкам, которые часто встречаются в автомобильной промышленности и других тяжелых условиях эксплуатации.
В приложениях с ограниченным пространством, таких как смартфоны и носимые устройства, предпочтительна более тонкая подложка толщиной от 0.031 дюйма (0.8 мм) до 0.04 дюйма (1.0 мм). Использование более тонких подложек помогает минимизировать общий объем и вес этих устройств, что имеет решающее значение для комфорта пользователя и портативности устройств.
Рекомендуемая литература: Полное руководство по печатным платам с изолированной металлической подложкой
Толщина препрега
В качестве диэлектрического материала препрег обеспечивает изоляцию между двумя жилами или между жилой и медной фольгой в печатной плате. Препрег изготавливается из стекловолокна, пропитанного связующим на основе смолы и предварительно отвержденного до промежуточной стадии. Термин «препрег» произошел от процесса предварительной пропитки. Обычно используемая смола представляет собой либо эпоксидную смолу, либо частично отвержденный полиимид, образующий основной материал для препрега.
Материалы препрега подразделяются на три основных типа в зависимости от содержания смол: с высоким содержанием смолы (HR), со средней смолой (MR) и стандартной смолой (SR). Количество смолы в сочетании со стекловолокном определяет толщину препрега. Например, иметь больше смолы по сравнению со стекловолокном, что может улучшить их адгезионные свойства и электрическую изоляцию, но также увеличить их толщину и стоимость.
Толщина препрега при производстве печатных плат включает несколько стандартизированных толщин, таких как pp-106 (0.002 дюйма), pp-1080 (0.003 дюйма), pp-2113 (0.004 дюйма) и pp-2116 (0.0047 дюйма). Выбор зависит от желаемой конечной толщины печатной платы и других характеристик конструкции.
Толщина меди
Медные слои наносятся на поверхность сердцевины печатной платы и во внутренние слои многослойных плат. Толщина меди обычно измеряется в унциях на квадратный фут, что соответствует толщине (1 унция/фут² соответствует примерно 1.4 милам или 35 микронам).
Толщина меди — один из производственных параметров, влияющий на толщину печатной платы. Стандартная толщина меди составляет примерно от 1.4 до 2.8 мил (от 1 до 2 унций), но эта толщина регулируется в соответствии с уникальными требованиями платы. Из-за потребностей в материалах и проблем с обработкой, чем толще медь, тем толще плата и тем дороже она будет.
Рекомендуемая литература: Полное руководство по толщине меди на печатных платах
Толщина многослойной печатной платы
Многослойные печатные платы состоят из нескольких слоев медных дорожек и изоляционного материала (например, FR-4 или полиимида), уложенных друг на друга и склеенных друг с другом. Чем больше слоев имеет печатная плата, тем толще она обычно будет. Каждый дополнительный слой означает добавление слоя меди и по меньшей мере одного слоя препрега или материала сердцевины. Обычные многоуровневые конфигурации включают 4, 6, 8 и более 30 слоев для очень сложных устройств.
Более толстые многослойные печатные платы могут создавать проблемы с точки зрения технологичности, например, трудности с точным сверлением и нанесением металлического покрытия сквозных отверстий. К тому же с каждым дополнительным слоем процесс изготовления становится более сложным и затратным. Разработчики должны сбалансировать сложность электронной схемы с физическим пространством, доступным внутри устройства. Более сложные схемы обычно требуют большего количества слоев, что может увеличить толщину печатной платы.
Насколько важна толщина печатной платы?
Толщина печатной платы существенно влияет на три критические области: стоимость, производительность и качество. Понимание того, как на эти факторы влияет толщина печатной платы, важно как для Производители печатных плат и их клиентов.
Цена
Стоимость производства печатных плат тесно связана с использованием материала. Когда производители производят плиты толще, чем указано, они используют больше материала, чем было основано на расчете стоимости, что приводит к потерям. И наоборот, если доски постоянно тоньше, чем указано, клиенты могут почувствовать себя обделенными и платить больше за меньшее количество материала. Это несоответствие в использовании материалов может быть незначительным для небольших заказов, но становится финансово значимым для крупномасштабного производства.
Перфоманс
Механическая стабильность печатной платы напрямую зависит от ее толщины. Слишком тонкая печатная плата может быть подвержена растрескиванию под действием физических нагрузок, например вибраций, которые часто встречаются во многих рабочих средах. Эта уязвимость может привести к серьезному снижению производительности или даже выходу из строя электронного устройства. С другой стороны, слишком толстая печатная плата может не вписаться в компактные устройства, вызывая проблемы при сборке и потенциальные проблемы с производительностью из-за неправильной интеграции в структуру устройства.
Качество
Во время Процесс изготовления печатных плат, плиты, не соответствующие указанным стандартам толщины, скорее всего, будут помечены и отклонены во время проверок качества. Это приводит к увеличению количества брака, что увеличивает производственные затраты. С точки зрения заказчика, получение печатных плат, характеристики которых отличаются от согласованных, может привести к отказу при входных проверках качества. Постоянное несоблюдение требований по толщине может нанести ущерб репутации производителя и привести к потере бизнеса.
Как выбрать правильную толщину печатной платы?
Выбор правильной толщины печатной платы является критически важным решением, которое влияет на функциональность, надежность, производственный процесс и применение платы. В зависимости от толщины печатной платы существует три типа печатных плат: тонкие печатные платы, более толстые печатные платы и чрезвычайно толстые печатные платы. Вот руководство о том, как выбрать правильную толщину печатной платы в зависимости от потребностей различных приложений:
Тонкие печатные платы
Диапазон толщины: От 15.7 мил (0.4 мм) до 39.4 мил (1.0 мм).
Характеристики и применение: Тонкие печатные платы легкие и гибкие, что делает их идеальными для компактных электронных устройств, где пространство ограничено. Используйте тонкие печатные платы в портативной электронике, такой как смартфоны и планшеты, носимых устройствах, таких как умные часы, или в другой бытовой электронике, где гибкость и минимальный вес имеют решающее значение. Эти печатные платы помогают сохранить гладкий профиль и снизить общий вес продукта.
Более толстые печатные платы
Диапазон толщины: От 62 мил (1.6 мм) до 93 мил (2.4 мм), а иногда и толще.
Характеристики и применение: Более толстые печатные платы обеспечивают повышенную механическую прочность и долговечность, что делает их подходящими для более требовательных сред, где плата может испытывать физические нагрузки или должна выдерживать более высокую плотность мощности. Выбирайте более толстые печатные платы в промышленном оборудовании, силовой электронике и надежных потребительских устройствах, которым требуется повышенная долговечность. Эти платы лучше выдерживают механические воздействия и предпочтительнее в приложениях, требующих значительного управления температурой.
Чрезвычайно толстые печатные платы
Толщина превышает: Толщина некоторых плат, таких как печатные платы объединительной платы, достигает 93 мил (2.4 мм), а толщина достигает 400 мил (10.16 мм).
Характеристики и применение: Чрезвычайно толстые печатные платы обычно используются в критической инфраструктуре и специализированном оборудовании, где печатная плата должна поддерживать большое количество соединений и мощных компонентов. Они часто встречаются в объединительных панелях серверов, телекоммуникационном оборудовании и крупномасштабных испытательных платах, которые должны быть исключительно надежными и способными выдерживать значительные тепловые нагрузки.
Другие соображения по поводу высокочастотных приложений
Контроль импеданса
Диэлектрическая проницаемость материала подложки и толщина печатной платы имеют решающее значение, поскольку они определяют характеристическое сопротивление печатной платы. линий электропередачи. Толщина печатной платы изменяет расстояние между проводящими слоями, влияя на емкость и индуктивность на единицу длины, а следовательно, и на импеданс. Постоянный импеданс на печатной плате необходим для минимизации отражения сигнала и обеспечения точной передачи сигнала. Проектировщикам необходимо точно рассчитывать и моделировать, чтобы удовлетворить требования к импедансу высокочастотных компонентов и систем.
Затухание сигнала
В высокочастотных цепях затухание сигнала может стать проблемой. Более толстые печатные платы могут увеличить диэлектрические потери, что приведет к снижению качества сигнала. Здесь становится важным выбор материала подложки, поскольку материалы с более низкими тангенсами потерь, такие как Rogers или Teflon, предпочтительнее стандартного FR-4 из-за их лучших характеристик на высоких частотах, несмотря на то, что они более дорогие.
Электромагнитное экранирование
Более толстые печатные платы обеспечивают улучшенную защиту от электромагнитных помех (EMI), что полезно для устройств, чувствительных к электромагнитным помехам или работающих в средах с высоким уровнем шума. Однако преимущества увеличенной толщины для лучшей защиты от электромагнитных помех необходимо сопоставить с потенциальными недостатками, такими как более высокий вес и более сложные производственные процессы. Эффективной альтернативой могут быть дополнительные методы, такие как использование нескольких слоев заземления, экранирующих кожухов или специальных покрытий, экранирующих электромагнитные помехи.
Термическое управление
Эффективное управление температурным режимом имеет решающее значение в высокочастотных приложениях из-за более высокого тепловыделения. Хотя более толстые печатные платы могут помочь в рассеивании тепла, для эффективного управления тепловой нагрузкой может потребоваться использование тепловых переходов или радиаторов.
Точность производства
Высокочастотные печатные платы требуют точности в производстве для соблюдения жестких допусков, необходимых для постоянного импеданса и минимизации потерь сигнала. Это включает в себя точный контроль над процессами травления для поддержания точной ширины и расстояния между дорожками.
Свяжитесь с нами для производства печатных плат
Ищете печатную плату, которая точно соответствует вашим спецификациям? Не ищите ничего, кроме VictoryPCB, профессионального производителя печатных плат, который сочетает в себе опыт и точность для создания высококачественных печатных плат, адаптированных к вашим потребностям. Будь то высокочастотные приложения, компактные устройства или энергоемкие операции, VictoryPCB имеет возможность производить печатные платы, которые соответствуют вашим требуемым стандартам толщины, долговечности и производительности. Свяжитесь с VictoryPCB сегодня, чтобы получить ценовое предложение sales@victorypcb.com.
