Jednym z kluczowych elementów obwodów drukowanych jest laminat. Jego zadaniem jest zapewnienie trwałej, dostosowanej do konkretnych warunków powierzchni dla ścieżek, punktów lutowniczych i masek. Jakie rodzaje laminatów wyróżniamy? Czym się charakteryzują? Wyjaśniamy.
Czym jest laminat?
Laminat to inaczej baza obwodu drukowanego. Podłoże to może być wykonane z różnego rodzaju materiałów i jest pokryte folią miedzianą na jednej lub na dwóch stronach. Dzięki laminatowi możliwe jest wyprodukowanie wcześniej zaprojektowanego obwodu drukowanego. Najczęściej spotykane laminaty mają grubość od 0,2 do 3,2 mm, choć standardowo wynosi ona 1,00-1,55 mm. Również grubość folii miedzianej może być różna, sięgająca nawet 200 mikronów – najczęściej stosuje się jednak folię o grubości 18 µm.
Jakie rodzaje laminatów wyróżniamy?
Do produkcji PCB wykorzystuje się najczęściej laminaty na podłożach:
- szklano-epoksydowych (FR4),
- aluminiowych (MCPCB),
- teflonowych,
- ceramicznych.
Każdy z materiałów ma inne parametry techniczne, co sprawia, że ich wybór jest uzależniony od charakterystyki urządzenia, w którym będzie montowany dany obwód.
Kluczowe parametry poszczególnych laminatów
Parametry laminatów dzielimy na podstawowe, temperaturowe, dotyczące absorpcji wilgoci oraz elektryczne. Przez podstawowe parametry laminatów rozumie się grubość dielektryka oraz folii miedzianych, które wpływają na odporność mechaniczną, spasowanie z obudową, obciążalność prądową. Ponadto wskazuje się także klasę CTI. Ta informuje o odporności danego laminatu na przebicia pomiędzy ścieżkami w środowisku wilgotnym. Innym parametrem podstawowym jest UL, czyli klasa niepalności, która określa stopień palności danego materiału.
Temperaturowe parametry laminatów dotyczą takich zjawisk jak granica plastyczności, czasu do delaminacji, chemicznego rozkładu laminatu, a także bezpiecznej temperatury pracy ciągłej oraz rozszerzalności termicznej laminatu. Laminaty mają również parametry związane z absorpcją wilgoci, tj. określające, jaka jest maksymalna zawartość wilgoci, oraz jaką wykazują odporność na zjawisko CAF (tworze włókien przewodzenia w dielektryku laminatu). W kontekście parametrów elektrycznych wskazuje się na stałą dielektryczną, stratność i odporność dielektryka na przebicie.
Jak wybrać laminat?
Laminat FR4 jest przeznaczony do montażu układów pracujących z częstotliwościami do 0,5 GHz, co czyni z niego bardzo uniwersalny materiał, przeznaczony do różnych zastosowaniach elektronicznych czy mechanicznych. To jednocześnie najczęściej stosowany laminat.
Wadą FR4 jest jednak niższa wydajność w zakresie częstotliwości mikrofalowych, w związku z czym rozwiązaniem są laminaty Rogers, które charakteryzują się m.in. minimalnymi stratami sygnałów elektrycznych, znacznym zakresem wartości stałej dielektrycznej, czy możliwością niskiego odgazowywania. Stosuje się je więc w układach wysokiej częstotliwości, np. antenach. Laminaty Rogers są produkowane z różnych materiałów, np. z teflonu z ceramiką i włókniną szklaną, ceramiką z teflonem, czy wzmocnione włókniną szklaną węglowodory z ceramiką.
Obwody MCPCB najczęściej stosuje się w urządzeniach o dużej mocy, jak np. zasilaczach impulsowych (przetwornicach) oraz lampach oświetleniowych, gdzie źródłami światła są matryce diod LED dużej mocy w obudowach SMD. Diodowe lampy tego typu wykorzystywane są powszechnie m.in.: w oświetleniu, w przemyśle motoryzacyjnym jako światła zewnętrzne pojazdów oraz w ulicznych sygnalizatorach świetlnych. Laminaty do tych zastosowań pokrywane są najczęściej białą soldermaską zwiększającą odbicie światła. Laminaty aluminiowe są dostępne w Techno Service, gdzie wykonywane są obwody drukowane zgodnie z projektem klienta.
