Механическая конструкция печатных плат

Для применения в различных областях важно правильно выбрать меха­нические характеристики печатных плат.

Материалы для печатных плат классифицируются согласно определени­ям Национальной ассоциации изготовителей электротехнического оборудо­вания (National Electrical Manufacturers Association — NEMA). Для разработчи­ков электронного оборудования было бы очень удобно, если бы эта органи­зация была в тесных союзнических отношениях с электронной промышлен­ностью и осуществляла бы контроль таких параметров материалов, как их электрическое сопротивление и диэлектрическая проницаемость. К сожале­нию, это не так. NEMA занимается вопросами безопасности электрооборудо­вания, и различные материалы для печатных плат классифицируются, в пер­вую очередь, по воспламеняемости, стабильности при воздействии высоких температур и влагостойкости.

Таким образом, выбор материала того или иного класса по NEMA не гарантирует электрических параметров материала. Если это критично, то приходится прибегать к консультациям у изготовите­лей материалов для печатных плат.

Фольгированные материалы характеризуются классом FR (flame resistant — устойчивость к воспламенению) и G. Материал FR-1 имеет наи­меньшую устойчивость к воспламенению, a FR-5 — наибольшую. Материалы G10 и G11 имеют специальные характеристики, описанные в табл. ПГ 1.

ТаблицаПГ 1 - Материалы для производства печатных плат

Не применяйте материал FR-1. Существует множество примеров печат­ных плат с пятнами прогара в местах расположения компонентов, на кото­рых выделяется большая мощность. Этот тип материала представляет собой не что иное, как картон.

Материал FR-4 обычно применяется в оборудовании промышленного на­значения, a FR-2 – в массовой бытовой аппаратуре. Эти два материала для изготовления печатных плат являются промышленными стандартами. От­клонение от этих стандартов ограничивает применимость других материа­лов, так как поставщики материалов для печатных плат имеют оборудова­ние, настроенное именно на их производство. Тем не менее в некоторых слу­чаях имеет смысл обратить внимание и на другие материалы. Например, в качестве подложки при работе на очень высоких частотах часто использу­ется тефлон или керамика. Но следует учитывать, что, чем материал эк­зотичнее, тем он дороже.

При выборе материала для изготовления печатных плат следует обра­тить внимание на влагостойкость.

Почти все требуемые характеристики материала для печатных плат ухудшаются из-за абсорбции воды. Это относится к поверхностному сопротивлению, диэлектрическим потерям, устойчивости к электрическому пробою и механической стабильности. Кроме того, следует учитывать рабочую температуру. Высокая рабочая температура на печатной плате может возникнуть в неожиданном месте, например вблизи большой ИС, работающей с высоким быстродействием. Следует проявлять осторож­ность относительно роста температуры, так как, если хоть один из 500 выво­дов этой микросхемы-монстра окажется прямо над чувствительной аналого­вой цепью, её характеристики из-за воздействия этой высокой температуры могут измениться.

После того как осуществлён выбор материала подложки печатной пла­ты, следует принять решение относительно толщины слоя медной металли­зации. В большинстве случаев, достаточно толщины меди 35 мкм. В мощных цепях лучше применять метал­лизацию с толщиной медного слоя 70 мкм. Следует избе­гать текстолита с толщиной слоя меди 18 мкм, так как в этом случае возможны разрывы между дорожками и контактными площад­ками.

Сколько слоев лучше?

В зависимости от сложности всей разрабатываемой схемы конструктор должен выбрать, сколько применять слоев металлизации на печатной плате.