Vodič za izolaciju PCB-a

  Kada struja teče kroz PCB ili štampanu ploču, ona stvara toplotu. Bez odgovarajuće izolacije, ova toplota može uzrokovati ozbiljne probleme za PCB.

Zašto je PCB-ima potrebna izolacija?

  Za razumijevanje PCB izolacije, ključno je razumjeti šta je PCB.

  PCB ili štampana ploča je zeleni kvadrat (ili druge boje) sa bakrenim tragovima na njemu. Mogu se naći u gotovo svim elektronskim uređajima! Štampane ploče omogućavaju da elektronički uređaji rade ispravno, što ih čini bitnim, ali često nevidljivim dijelom svakodnevnog života.  

  Električna energija je vrlo funkcionalna za PCB. PCB-i sadrže štampane bakrene žice, tako da prirodno provode struju. Međutim, ako električne komponente nisu inkapsulirane u neprovodnim kućištima ili postanu previše vruće, može doći do opasnosti. PCB-i moraju biti izolirani kako bi se spriječilo korodiranje bakrenih elemenata i smanjio slučajni kontakt sa provodljivim materijalima. Pravilna izolacija može spriječiti pregrijavanje ili eksploziju PCB-a.

  Postoji više načina za izolaciju PCB-a. Postoji nekoliko uobičajenih izolacijskih materijala, ali tačan tip izolacije obično ovisi o primjeni za koju je PCB dizajniran.

PCB izolacijski materijali

  Uobičajeni PCB izolacijski materijali obično imaju oblik neprovodnih podloga koje se mogu spojiti zajedno u više slojeva kako bi se omogućilo da struja pravilno teče kroz ploču. Jednostavnije štampane ploče mogu biti jednostrane ili jednoslojne. Složeni PCB-ovi (kao što su oni koji se koriste za digitalnu komunikaciju velike brzine) mogu sadržavati preko dvadeset slojeva.

  Kalkulator izolacije PCB-a može vam pomoći da odredite puznu stazu i električni razmak, koji će biti odlučujući faktori za tačan tip i količinu izolacijskog materijala. Puzna staza je najkraća udaljenost između provodnih dijelova, dok se zazor odnosi na elemente odvojene zrakom, a ne podlogom. Razumijevanje puzne staze i električnog razmaka je ključno za izračunavanje izolacije PCB-a.

  Kompanije za proizvodnju PCB-a mogu birati između više različitih materijala za izolaciju, u rasponu od jeftine plastike poput FR-2 do čvrstih i izdržljivih metala poput aluminija. Materijal koji se koristi za PCB izolaciju obično ovisi o namjeravanoj upotrebi. Na primjer, PCB-i u jeftinim elektronskim igračkama neće zahtijevati istu vrstu izolacije kao oni u umjetnim satelitima.

  Da bismo bolje razumjeli PCB izolacijske materijale i oblike izolacije, istražimo pet najčešćih oblika PCB izolacijskih materijala.

FR-2

  FR-2 je opcija laminata niskog kvaliteta otpornog na vatru. To je kompozitni materijal napravljen od papira i fenolne smole, što ga čini laganim i izdržljivim. Jednostrane ploče obično koriste ovaj materijal. FR-2 je bez halogena, nehidrofoban i lak za bušenje ili mljevenje. FR-2 je jedna od najjeftinijih opcija za PCB izolaciju i uobičajen je izbor za kompanije koje proizvode jednokratnu potrošačku elektroniku.

FR-4

  FR-4 je opcija laminata visokog kvaliteta otpornog na vatru. To je kompozitni materijal napravljen od tkanine od staklenih vlakana i obično se koristi u proizvodnji dvostranih i višeslojnih PCB-a. FR-4 može izdržati veće temperature i fizički pritisak u odnosu na FR-2. Takođe je ekonomičan materijal, što ga čini popularnim izborom za vrhunske proizvođače potrošačke elektronike. Brzina mehaničke obrade FR-4 nije velika i zahtijeva glodanje, probijanje ili mašinsku obradu alatima od volfram karbida.

RF

  RF supstrati su dizajnirani da omoguće PCB-ima da rade u aplikacijama koje uključuju RF velike snage i mikrovalne pećnice. RF supstrati se najčešće koriste u vojnoj elektronici, avionici i instalacijama elektronike u vazduhoplovstvu. Međutim, imajte na umu da neki proizvodi potrošačke elektronike sadrže ovu vrstu supstrata. Plastika koja čini tipične RF podloge ne proizvodi mnogo izolacije, ali dobro se ponaša kada im je zadatak da generišu velike struje. RF i mikrotalasni PCB obično imaju samo jedan ili dva sloja.

fleksibilan

  Iako je većina štampanih ploča ravna i kruta, još uvijek postoje neki inovativni PCB-i koji se mogu saviti u gotovo bilo kojem smjeru bez lomljenja. Fleksibilni krugovi zahtijevaju sličan, ali jedinstven oblik izolacije. Fleksibilna kola se obično štite pomoću sprejeva za izolaciju PCB-a, a plastična folija je takođe popularan izbor. Fleksibilna kola zahtijevaju tanke, ali robusne PCB izolacijske premaze tako da se mogu slobodno kretati i uklapati u uske prostore.

metal

  Odabir metala kao izolatora može izgledati čudno. Metali su obično provodljivi, a slučajna provodljivost može uzrokovati greške na PCB-u, požare ili topljenje. Međutim, u određenim situacijama PCB s metalnim podlogama mogu biti od prednosti. Metal je odličan provodnik toplote i može izdržati velike struje bez lomljenja ili sagorevanja. PCB-i instalirani u uređaje koji troše energiju mogu zahtijevati metalne podloge za efikasan rad.

Uticaj na industriju

  Kako bi spriječili pregrijavanje, zapaljenje ili eksploziju PCB-a, moraju biti adekvatno izolovani. Tip izolacionog materijala odgovara vrsti upotrebe koju obezbeđuje PCB.

  Općenite elektroničke PCB-e su pogodne za korištenje jednostavnijih, isplativijih FR-2 ili FR-4 supstrata. RF podloge su pogodnije za aplikacije koje uključuju RF velike snage.

  Fleksibilne podloge poput plastike idealne su za zadovoljavanje potreba za izolacijom fleksibilnih ploča. Metali mogu održavati energetsku elektroniku hladnom uz odličnu toplotnu provodljivost.