전자제품의 경우, PCB는 모든 것이 원활하게 작동하도록 만드는 숨은 영웅입니다.. 도시의 모든 부분을 연결하는 도로와 같습니다., 신호가 필요한 곳으로 이동하도록 허용. 그리고 당신이 교통을 감당할 수 있는 믿을 수 있는 재료로 만들어진 도로를 원하는 것처럼, 당신은 PCB가 튼튼하게 제작되기를 원합니다. 선택한 PCB 재료가 중요합니다.. 이는 귀하의 장치가 일상적인 사용을 통해 얼마나 잘 작동하고 견딜 수 있는지를 결정합니다.. 다행스럽게도, 다양한 재료를 마음대로 사용할 수 있습니다, 특정 설계 성능 요구 사항에 부응. 이 가이드는 선택할 수 있는 주요 PCB 재료와 각 재료를 독특하게 만드는 요소를 안내합니다.. 그럼 시작해 볼까요!
회로 기판은 무엇으로 만들어지나요??
이 섹션의, PCB를 구성하는 핵심 레이어와 그에 사용되는 소재를 주로 소개합니다.:
- 기판층
그만큼 PCB 기재층 집의 기초와 같다 – 이는 인쇄 회로 기판의 다른 모든 요소가 그 위에 구축되는 기반입니다.. 보통, 이 층은 유리 섬유로 만들어졌습니다., 이는 PCB에 특유의 강성을 부여합니다.. 하지만 유리섬유가 유일한 재료는 아닙니다.
에폭시를 사용하여 기판을 구성할 수도 있습니다., CEM-1, G-11, 절연 금속, FR-1, 또는 폴리이미드. 각 재료에는 PCB가 처리할 수 있는 열의 양이나 유전 상수 등에 따라 엔지니어가 선택하는 고유한 특성이 있습니다.. 하지만 그 모든 선택지 중에서, FR-4는 지금까지 가장 인기가 있습니다..
- 전도성 층
기재층이 인쇄회로기판의 기초인 경우, 전도성 층은 모든 것을 작동시키는 배선으로 생각할 수 있습니다.. 이는 회로 전체에 신호와 전력을 전송하는 얇은 구리 트레이스로 구성된 층입니다..
구리는 뛰어난 전도체이고 은이나 금과 같은 다른 옵션보다 가격이 저렴하기 때문에 전도성 층의 재료로 사용됩니다.. 확신하는, 그 재료는 좀 더 전도성이 있어요, 하지만 구리는 대부분의 응용 분야에서 작업을 완료합니다..
전도성 PCB의 흔적 모든 다른 구성 요소에 전기를 전달하는 작은 구리 고속도로와 같습니다.. 이러한 트레이스의 레이아웃과 디자인은 신호가 빠르고 효율적으로 이동할 수 있도록 하는 데 매우 중요합니다..
- 솔더 마스크 레이어
솔더 마스크 레이어, 얇은 플라스틱 같은 코팅, 구리 트랙 위에 배치됩니다. PCB 보드. 이 층은 PCB가 조립될 때 근처 구리 트랙 사이에 솔더가 연결되는 것을 방지하는 절연체 역할을 합니다.. 따라서 솔더 마스크는 원치 않는 전기 연결이 형성되는 것을 방지하는 데 핵심적인 역할을 합니다.. 의도한 납땜 지점만 노출하여, 솔더 마스크는 솔더를 안내하여 적절한 연결을 만들고 단락을 방지합니다.. 그리고 실제로 솔더마스크에 사용되는 재료는 도포방법에 따라 몇 가지 다른 재질이 사용됩니다., 그들은 에폭시 액체입니다, 드라이 필름, 액체 사진 이미지 가능.
- 실크스크린 레이어
그만큼 인쇄회로기판 위의 실크스크린 층 전자 제품을 만들기 위한 로드맵과 같습니다.. 이 에폭시 잉크는 최종 단계에서 PCB 상단에 인쇄됩니다.. 유용한 라벨과 표시를 사용하여 각 구성 요소를 배치해야 하는 위치를 보여줍니다.. 라벨링을 넘어서, 실크스크린에는 제조업체의 중요한 경고나 로고도 표시되어 있습니다.. 흰색 잉크로 인쇄된 모든 작은 기호와 코드는 구성 및 디버깅에 중요한 지침을 제공합니다..
PCB 재료의 일반적인 유형
- FR-4 (난연제 4)
FR-4는 저렴한 가격의 최적 조합으로 인해 인쇄 회로 기판의 주요 재료가 되었습니다., 안정적인 성능, 제조 단순성. 직조된 섬유유리 천에 에폭시 수지를 함침시키고 난연성 소재로 보강한 구조입니다.. FR-4 인쇄 회로 기판 고온 및 저온에서 기능적으로 안정적인 상태를 유지하면서 효과적인 전기 절연 및 구조적 견고성을 제공합니다.. 이러한 다용성으로 인해 FR-4는 가전 제품을 포함한 다양한 제품의 PCB에 적합한 선택입니다., 통신 장치, 산업 기계.
- CEM-3
FR-4처럼, CEM-3은 에폭시 수지에 담근 직조 유리 섬유로 만들어졌습니다.. 이는 FR-4와 동일한 많은 바람직한 특성을 제공합니다.: 우수한 전기 절연성, 기계적 강도, 및 열 안정성. 그러나 CEM-3은 좀 더 저렴하다는 점에서 차별화됩니다.. 을 위한 회로 설계 절대적인 성능의 정점이 필요하지 않은 경우, 비용에 민감한 엔지니어는 값비싼 FR-4 대신 CEM-3을 선택하는 경우가 많습니다.. 따라서 유서 깊은 FR-4가 여전히 고급 응용 분야에서 최고로 군림하고 있지만, CEM-3은 일상적인 PCB 요구 사항에 맞는 매력적인 옵션을 제공합니다.. 기능의 균형과 적당한 가격으로 인해 CEM-3은 모든 종류의 전자 제품에 대한 신뢰할 수 있는 백엔드 소재가 되었습니다..
- 폴리이미드
폴리이미드는 까다로운 환경의 인쇄 회로 기판에 이상적인 다용도 고분자 재료입니다.. 폴리이미드의 탁월한 열 안정성, 기계적 유연성, 및 내화학성을 통해 매우 까다로운 작동 환경에서도 무결성과 기능성을 유지할 수 있습니다.. 극심한 열과 부식제는 많은 재료의 견고성을 손상시킵니다., 폴리이미드는 그 특성을 유지하고 지속적으로 안정적인 성능을 발휘합니다..
이 뛰어난 열적, 화학적 탄력성은, 구조적 유연성과 결합, 폴리이미드는 다양한 산업 분야의 핵심 전자제품에 적합합니다., 항공우주를 포함한, 자동차, 그리고 군사.
- 테프론 (PTFE)
이 소재는 신호 손실을 최소화하는 뛰어난 전기적 품질을 제공합니다., 레이더 및 위성 주파수에서도. PTFE의 별 매력은 낮습니다. 유전 상수 손실 탄젠트, 신호 저하 및 왜곡을 제한하는. 또한 유리전이온도가 높아 열안정성이 뛰어납니다.. 테플론 PCB는 극심한 열에 노출된 경우에도 구조와 성능 무결성을 유지합니다.. 마무리하려면, 이 PCB 재료는 뛰어난 내화학성을 나타냅니다., 다른 플라스틱을 손상시킬 수 있는 가혹한 화학 물질도 무시합니다..
- 금속 코어 PCB 재료
금속 코어, 이름에서 알 수 있듯이, 금속 코어를 갖고 있다, 일반적으로 알루미늄, 더 나은 열 방출을 제공하기 위해. 구성 요소가 매우 뜨거워질 때마다 엄청나게 사용됩니다.. 우리는 고출력 LED 조명에 대해 이야기하고 있습니다., 전력 변환기, 자동차 전자 – 타오르는 열기를 일으키는 모든 것. 그러니 다음 번에 엄청나게 뜨거워지는 전자 제품을 만들 때, 금속 코어 보드 등을 맞췄다! 통합된 금속 코어는 온도에 민감한 부품의 열 방출을 촉진합니다., 이를 통해 과열 조건을 방지하고 일관된 성능을 촉진합니다..
- 로저스 소재
Rogers Corporation은 선도적인 PCB 재료 공급업체로 우뚝 서 있습니다., 까다로운 애플리케이션을 위한 고성능 제품 제공. 인기 있는 RO4000 및 RO3000 시리즈는 고주파수에 적합합니다., 높은 온도, 높은 신뢰성 요구. Rogers 소재는 레이더 시스템과 같은 제품에 필요한 특수 특성을 제공합니다., 드릴링 장비, 성능이 중요한 항공우주 항공전자공학. 사내 R 포함&D 및 제조, Rogers는 품질 중심 제조업체가 신뢰하는 미션 크리티컬 보드용 최고의 PCB 재료를 생산합니다.. 회로가 가혹한 조건에서 완벽하게 작동해야 하는 경우, 로저스가 배달합니다.
아래는 이러한 PCB 재료를 다양한 측면에서 비교하는 차트입니다.:
재료 | FR4 | CEM-3 | 테프론 | 로저스 | 금속 | 폴리이미드 |
유전 상수 | ~4.4 | ~4.5 – 4.9 | ~2.1 | ~2.5 – 10.2 | 변하기 쉬운 | ~3.4 – 3.5 |
열 안정성 | 좋은 | 보통의 | 훌륭한 | 훌륭한 | 변하기 쉬운 | 좋은 |
주파수 범위 | 최대 GHz 범위 | 최대 GHz 범위 | 최대 GHz 범위 | 마이크로파 & RF | 피부에 의해 제한됨 | GHz 범위 |
손실 탄젠트 | 낮은 | 보통의 | 매우 낮은 | 낮은 | 낮은 | 낮은 |
비용 | 낮은 | 낮은 | 높은 | 높은 | 보통에서 높음 | 보통의 |
기계적 플렉스 | 제한된 | 제한된 | 좋은 | 제한된 | 제한된 | 훌륭한 |
처리 | 표준 | 표준 | 전문화 | 전문화 | 제한된 | 표준 |
PCB 재료를 선택할 때 고려해야 할 요소
재료를 선택할 때 여러 측면을 평가해야 합니다. 인쇄 회로 기판 제작:
전기적 성능
- 유전 상수 (DK): 이는 신호 전파 속도와 임피던스 제어에 영향을 미칩니다.. Dk 값이 높을수록 신호 속도가 느려질 수 있습니다..
- 손실 계수 (DF): 신호 손실 및 전력 효율성에 영향을 미칩니다.. 고주파 애플리케이션에는 더 낮은 Df 값이 바람직합니다..
기계적 강도
- 인장강도: 변형이나 파손 없이 기계적 응력을 견딜 수 있는 PCB의 능력을 결정합니다..
- 굴곡 강도: 유연성이 있거나 리지드 플렉스 PCB, 굽힘 및 굽힘에 대한 저항성을 나타냅니다..
열적 특성
- 열 전도성: 전력 집약적 구성 요소의 열 방출에 매우 중요. 높은 열전도율은 열을 보다 효율적으로 분산시키는 데 도움이 됩니다..
- 열팽창 계수 (집): PCB와 부품 CTE 간의 불일치로 인해 열 순환으로 인해 신뢰성 문제가 발생할 수 있습니다..
가연성 및 난연성
- UL 등급: 그만큼 94 등급은 가연성 및 자기 소화 특성을 기준으로 재료를 분류합니다.. V-0 V-2보다 난연성이 더 높습니다., 예를 들어.
비용 고려 사항
- PCB 재료 비용은 크게 달라질 수 있습니다.. PTFE와 같은 고성능 소재 (테프론) FR-4보다 더 비싼 경향이 있습니다., 일반적인 에폭시 기반 재료.
제조 가능성
- 조립 공정과의 호환성: 일부 재료에는 제조 비용에 영향을 미칠 수 있는 특수 장비 또는 처리 방법이 필요할 수 있습니다..
- 드릴성 및 가공성: 재료는 제작 과정에서 작업하기 쉬워야 합니다..
환경 고려 사항
- RoHS 준수: 선택한 인쇄 회로 기판 재료가 해당 환경 표준을 충족하는지 확인하십시오., RoHS 요구 사항과 같은, 특정 독성 물질을 제한하는.
- 재활용 및 폐기: PCB 수명주기 이후 재료의 재활용 및 폐기 용이성을 고려하십시오..
신호 무결성 및 주파수
- 고주파 애플리케이션: 다양한 재료는 더 높은 주파수에서 다양한 신호 손실 특성을 나타냅니다.. 향상된 신호 무결성을 위해 손실 탄젠트가 낮은 재료를 선택하십시오..
결론
인쇄 회로 기판에 적합한 재료를 선택하는 것은 큰 문제입니다.. 이는 회로 기판이 얼마나 잘 작동하는지에 실제로 영향을 미칠 수 있습니다., 얼마나 오래 지속되나요?, 그리고 짓는 데 비용이 얼마나 드나요?. 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다.: 이 물건이 전기를 잘 전도할 수 있나요?? 더위는 어떻습니까? – 그렇게 효과적으로 소멸되나요?? 시간이 지나도 물리적으로 유지될까요?? 여기에 관련된 모든 화학 물질이나 조건에 노출되는 것을 감당할 수 있습니까?? 응용 프로그램에 따라, 환경적인 요인도 생각해야 할 수도 있습니다. 각 PCB 소재의 장점과 한계를 이해함으로써, 엔지니어는 특정 프로젝트 목표에 가장 적합한 것을 선택할 수 있습니다. PCB 재료 선택에 도움이 필요한 경우, 도움을 구하다 모코테크놀로지.