Bu makale tanıtmayı amaçlamaktadır baskılı devre kartı (PCB) alt tabakasında kullanılan farklı malzeme türleri. Seçilen alt tabaka malzemesi tasarımcının uygulamasına uygun olmalıdır. Paketleme alt tabakası, elektronik paketlemenin önemli bir parçasıdır ve çip ile harici devre arasında bir köprüdür. Alt tabaka, ambalajda aşağıdaki rolleri oynar:
- Çip ve harici devre arasındaki akım ve sinyal iletimini gerçekleştirin
- Çipi mekanik olarak koruyun ve destekleyin
- Çipin ısıyı dış dünyaya yaymasının ana yolu budur.
Maddi açıdan bakıldığında, yaygın olarak kullanılan PCB substratları arasında organik substrat (FR-4), seramik substrat ve metal substrat bulunur.
FR-4 Yüzey
FR-4 malzemesi genellikle PCB'deki standart substrat olarak kabul edilir. FR-4 malzemesinin maliyeti uygun, bu da FR-4 malzemesini PCB için standart bir seçenek haline getiriyor. FR-1, FR-2 ve FR-3 malzemeleriyle karşılaştırıldığında, FR-4 malzemesi tek taraftan çok katmanlı PCB yapmak için en iyi seçimdir. FR, yangına dayanıklı malzemelerin derecesi için bir koddur ve 4, dokuma cam takviyeli epoksi reçineyi temsil eder. PCB'de kullanılan çeşitli FR-4 sınıfı malzeme türleri vardır.ve bunların çoğu tera fonksiyonlu epoksi reçine, dolgu maddesi ve cam elyaftan yapılmış kompozit malzemelerdir. FR-4 malzemesinin ana teknik özellikleri, kararlı elektrik yalıtımı, mükemmel yüzey düzlüğü ve standart kalınlık toleranslarıdır; bunların tümü, FR-4 malzemesini yüksek performanslı elektronik yalıtım gereksinimleri olan ürünler için uygun hale getirir. FR-4 malzemesi, düşük nem emilimi nedeniyle kuru ve nemli ortamlarda yüksek mekanik mukavemet ve iyi yalıtım kabiliyeti sağlar. Ancak, FR-4 PCB altlık malzemesi yüksek frekanslı PCB için uygun değildir çünkü FR-4 malzemesi daha yüksek bir yayılma faktörüne sahiptir (Df), bu da sinyal frekansları arttıkça daha fazla sinyalin kaybolacağı anlamına gelir. Ayrıca, FR-4 malzemesi, havacılık uygulamaları gibi yüksek sıcaklıktaki ortamlarda kullanıma uygun değildir.
FR-4 PCB altlık malzemesi örnekleri:
- Standart FR-4: Bu tip FR-4'ün cam geçiş sıcaklığı (Tg) 130 ila 140 arasındadır.
- Orta Tg FR-4: Bu tip FR-4'ün cam geçiş sıcaklığı (Tg) 150 ila 160 arasındadır.
- Yüksek Tg FR-4: Bu tip FR-4'ün cam geçiş sıcaklığı (Tg) 170'den büyük
- Yüksek hızlı ve çok düşük kayıplı HDI malzemesi: Bu FR-4 malzemesinin bir örneği Isola I-speed'dir
Seramik Yüzey
Seramik levha, termal olarak iletken seramik tozu ve organik yapıştırıcıdan yapılmıştır. FR-4 terimine benzer şekilde seramik, benzer kimyasal yapılara ve fiziksel özelliklere sahip bir dizi malzemeyi ifade eder. Baskılı devre kartlarının seramik substratları çoğunlukla alüminyum oksit, alüminyum nitrür ve berilyum oksittir. Silisyum karbür ve bor nitrür ise benzer özelliklere sahip yaygın seramiklerdir. FR-4 PCB substratı ile karşılaştırıldığında, seramik levha daha yüksek bir termal iletkenliğe sahiptir. 9 ila 20 W/mk arasında değişir ve belirli uygulamalarda bazı avantajlara sahiptir. Başka bir deyişle, seramik, yeni nesil büyük ölçekli entegre devreler ve güç elektroniği modülleri için ideal bir malzemedir. Örneğin, yüksek güçlü LED aydınlatma alanında, mükemmel ısı yayma özelliklerine sahip seramikler ve metaller, genellikle PCB substratlarını hazırlamak için kullanılır. Seramik levhanın diğer avantajları şunlardır::
- İletken yapıları için değerlere daha yakın termal genleşme katsayısı
- Daha düşük dirençli metal film
- Alt tabakanın mükemmel lehimlenebilirliği ve yüksek kullanım sıcaklığı
- Düşük yüksek frekanslı kayıp
- İyi yalıtım
- Yüksek yoğunluklu montaj
- Azaltıcı bir ortamda uzun süreli kullanım
- Havacılık alanında yüksek güvenilirlik
- İstenen mekanik mukavemet
Metal Yüzey
PCB'deki metal alt tabaka, çekirdek malzemenin metal olduğu anlamına gelir, bu da bileşen hasarını önlemek için büyük miktarda ısıyı hızla dağıtabilir. Şu anda, metal substratın imalatında en yaygın olarak kullanılan metaller bakır ve alüminyumdur. Her ikisi de mükemmel ısı transferi yeteneğine sahiptir. Alüminyum ile karşılaştırıldığında bakır daha maliyetli, daha ağır ve daha az rijittir. Bu nedenle metal altlık seçiminde alüminyum daha ekonomik bir seçenektir. Metal alt tabakanın uygulamaları arasında LED ışıklar, endüstriyel güç ekipmanı, giriş-çıkış amplifikatörü, yarı iletken soğutma cihazı vb.
Ayrıca Kontrol Et: PCB Türleri.
Referans:
https://www.proto-electronics.com/blog/pcb-fr4-guide-printed-circuits
https://www.protoexpress.com/blog/choosing-hdi-materials/
https://resources.altium.com/p/ceramic-vs-fr4-multilayer-pcbs-when-use-either-and-how
https://www.protoexpress.com/blog/advantages-metal-core-printed-circuit-boards/
Referans:
https://www.protoexpress.com/blog/wet-pcb-etching-acidic-alkaline-methods/