Płytki drukowane (PCB) – to fundament współczesnej elektroniki. Pierwsze płytki drukowane powstały w czasie II wojny światowej i służyły jako element do budowy radia. Powszechne zastosowanie płytek PCB nastąpiło w latach 50., wykorzystując laminaty fenolowe i papierowe, jako materiały bazowe. Kolejny ważny krok w rozwoju technologii płytek drukowanych przypada na lata 70. i 80., kiedy został wprowadzony do użytku materiał FR-4 oraz powstawały pierwsze programy komputerowe do projektowania PCB.
Podstawowym elementem każdej płytki elektronicznej jest podłoże dielektryczne, na którym znajdują się warstwy miedzi (ścieżki elektryczne). Wybór odpowiedniego materiału do produkcji płytek wpływa na parametry elektryczne, termiczne oraz mechaniczne PCB. W dalszej części omówimy najczęściej stosowane rodzaje laminatów oraz ich parametry.
Jest to najczęściej stosowany materiał do produkcji płytek drukowanych w przemyśle elektronicznym. Materiał ten jest wykonany z laminatu epoksydowego wzmacnianego włóknem szklanym. Posiada bardzo dobre właściwości elektryczne, mechaniczne oraz jest odporny na ogień zgodnie z normą palności UL94-V0.
Obwody drukowane na podłożu aluminiowym stosowane są w przypadku użycia elementów elektronicznych wydzielających znaczną moc cieplną np. diod LED. Przewodność cieplna laminatów na podłożu aluminiowym wynosi od 1 do 3 [W/mK]. Kolejną ważna cechą PCB na podłożu aluminiowym jest wytrzymałość dielektryczna od 2 do 10 [kV]. Ograniczeniem dla takich typów laminatów jest brak możliwości wykonania metalizowanych otworów przelotowych. Z tego powodu pozwalają jedynie na montaż elementów SMD.
Dążenie do ciągłej miniaturyzacji urządzeń elektronicznych doprowadziło do wprowadzenia obwodów elastycznych (Flex) oraz hybrydowego połączenia obwodów elastycznych ze standardowymi (Rigid-Flex). Pozwala to konstruktorom dopasować PCB do różnych kształtów obudowy. Przed przystąpieniem do projektowania PCB Flex oraz Rigid-Flex warto skonsultować z dostawcą oferowane stack -up’y. Pozwoli to na efektywniejsze projektowanie oraz finalnie, poprawne wykonanie laminatu.
Obwody Flex składają się z elastycznego podłoża z nadrukowanymi miedzianymi ścieżkami. Materiałem bazowym przy produkcji płytek elastycznych jest poliamid. Materiał ten posiada dobrą stabilność termiczną oraz jest odporny mechaniczne. Elastyczne obwody drukowane mogą być jednostronne, dwustronne lub wielowarstwowe. Zastosowanie usztywniaczy dla obszarów elastycznych poprawia sztywność PCB dla obszarów pod złącza lub elementy elektroniczne. Do połączenia PCB Flex z innymi elementami modułu najczęściej stosuje się złącza ZIF.
Obwody Rigid-Flex łączą w sobie cechy zarówno sztywnych, jak i elastycznych PCB. Elastyczne części pozwalają na dopasowanie całego PCB do obudowy urządzenia, natomiast część sztywna umożliwia zastosowanie standardowych elementów elektronicznych. Zastosowanie tego typu PCB zmniejsza ilość złączy w aplikacji, przez co moduł jest bardziej niezawodny, oraz niweluje to zakłócenia elektromagnetyczne.
W zależności od celu, do jakiego ma zostać zastosowana dana aplikacja, kluczowym jest wybór materiału, z którego wykonana będzie płytka PCB. Zrozumienie różnic oraz parametrów danych pozwala konstruktorowi wybrać najlepszy, ale także najkorzystniejszy cenowo materiał.
