Zirkuitu inprimatu zurrunak (PCB) ezagunak dira hainbat aplikazio elektronikotan duten aldakortasunagatik eta iraunkortasunagatik. Taula hauek tolestura eta bihurdura-esfortzuak jasateko gaitasunagatik ezagunak dira konexio elektriko fidagarriak mantenduz.Artikulu honek flexio zurruneko PCBetan erabiltzen diren materialei buruzko azterketa sakona egingo du, haien konposizioa eta propietateak ezagutzeko. Flex-flex PCBak irtenbide sendo eta malgu bihurtzen dituzten materialak agerian utziz, gailu elektronikoen aurrerapenean nola laguntzen duten uler dezakegu.
1.UlertuPCB egitura zurrun-flexua:
Zurrun-flexiodun PCB bat substratu zurrunak eta malguak konbinatzen dituen zirkuitu inprimatu bat da, egitura berezia osatzeko. Konbinazio honek zirkuitu-plakei hiru dimentsioko zirkuitua izatea ahalbidetzen die, diseinu-malgutasuna eta espazioa optimizatzeko gailu elektronikoetarako. Taulen zurrun-flexioen egitura hiru geruza nagusik osatzen dute. Lehenengo geruza geruza zurruna da, FR4 bezalako material zurrun batez edo metalezko nukleo batez egina. Geruza honek egiturazko euskarria eta egonkortasuna ematen dio PCBari, bere iraunkortasuna eta tentsio mekanikoarekiko erresistentzia bermatuz.
Bigarren geruza poliimida (PI), kristal likidoaren polimeroa (LCP) edo poliesterra (PET) bezalako materialez egindako geruza malgua da. Geruza honi esker, PCB makurtu, bihurritu eta okertu daiteke bere errendimendu elektrikoa eragin gabe. Geruza honen malgutasuna funtsezkoa da PCB espazio irregular edo estuetan egokitzea eskatzen duten aplikazioetarako. Hirugarren geruza itsasgarri geruza da, geruza zurrunak eta malguak elkarrekin lotzen dituena. Geruza hau material epoxiko edo akrilikoz egina izan ohi da, geruzen arteko lotura sendoa emateko gaitasunagatik aukeratuta, isolamendu elektrikoaren propietate onak eskaintzen dituena. Itsatsi-geruzak ezinbesteko eginkizuna du flexio-ohol zurrunen fidagarritasuna eta bizitza irautea bermatzeko.
Zurrun-flexioko PCB egiturako geruza bakoitza arreta handiz hautatzen da eta errendimendu mekaniko eta elektrikoen baldintza zehatzak betetzeko diseinatuta dago. Horri esker, PCBek modu eraginkorrean funtzionatzen dute hainbat aplikaziotan, kontsumo-elektroniketatik hasi eta medikuntza-gailuetara eta sistema aeroespazialetaraino.
2. Geruza zurrunetan erabiltzen diren materialak:
PCB zurrun-flexioen geruza zurrunaren eraikuntzan, material anitz erabili ohi dira beharrezko egiturazko euskarria eta osotasuna emateko. Material hauek arretaz hautatzen dira beren ezaugarri espezifikoen eta errendimendu-baldintzen arabera. PCB zurrun flexuetan geruza zurrunetarako gehien erabiltzen diren materialetako batzuk hauek dira:
A. FR4: FR4 PCBetan oso erabilia den geruza zurruneko materiala da. Beiraz indartutako epoxi laminatua da, propietate termiko eta mekaniko bikainak dituena. FR4k zurruntasun handia, ur xurgapen txikia eta erresistentzia kimiko ona ditu. Propietate hauek geruza zurrun gisa aproposa bihurtzen dute PCBri egitura-osotasun eta egonkortasun bikainak ematen baititu.
B. Poliimida (PI): Poliimida beroarekiko erresistentea den material malgua da, flexio zurrunetako oholetan sarritan erabiltzen dena, tenperatura handiko erresistentzia dela eta. Poliimida bere isolamendu elektrikoaren propietate bikainengatik eta egonkortasun mekanikoagatik ezaguna da, PCBetan geruza zurrun gisa erabiltzeko egokia da. Bere propietate mekanikoak eta elektrikoak mantentzen ditu muturreko tenperaturetara egonda ere, eta aplikazio ugaritarako egokia da.
C. Metal Core: Zenbait kasutan, kudeaketa termiko bikaina behar denean, metalezko nukleoko materialak, hala nola aluminioa edo kobrea, geruza zurrun gisa erabil daitezke PCB zurrunetan. Material hauek eroankortasun termiko bikaina dute eta zirkuituek sortutako beroa modu eraginkorrean xahutu dezakete. Metalezko nukleoa erabiliz, flexu zurruneko taulak beroa modu eraginkorrean kudeatu eta gainberotzea saihestu dezakete, zirkuituaren fidagarritasuna eta errendimendua bermatuz.
Material horietako bakoitzak bere abantailak ditu eta PCB diseinuaren eskakizun espezifikoen arabera hautatzen da. Funtzionamendu-tenperatura, tentsio mekanikoa eta beharrezko kudeaketa termikoaren gaitasunak bezalako faktoreek zeregin garrantzitsua dute PCB geruza zurrun eta malguak konbinatzeko material egokiak zehazteko.
Garrantzitsua da kontuan hartu behar da geruza zurrunetarako materialak hautatzea diseinu-prozesuaren alderdi kritikoa dela. Materialen hautaketa egokiak PCBren egituraren osotasuna, kudeaketa termikoa eta fidagarritasun orokorra bermatzen ditu. Material egokiak aukeratuz, diseinatzaileek hainbat industriaren eskakizun zorrotzak betetzen dituzten PCB zurrunak sor ditzakete, automobilgintza, aeroespaziala, medikuntza eta telekomunikazioak barne.
3. Geruza malguan erabilitako materialak:
PCB zurrun-flexioetako geruza malguek taula horien tolestura eta toleste ezaugarriak errazten dituzte. Geruza malgurako erabiltzen den materialak malgutasun, elastikotasun eta behin eta berriz makurduraren aurkako erresistentzia handia izan behar du. Geruza malguetarako erabiltzen diren ohiko materialak hauek dira:
A. Poliimida (PI): Lehen esan bezala, poliimida material polifazetikoa da, eta helburu bikoitzak betetzen ditu PCB zurrun-flexioetan. Geruza malgurrean, taulari tolestu eta tolestu ahal izateko aukera ematen du bere propietate elektrikoak galdu gabe.
B. Kristal Likidoaren Polimeroa (LCP): LCP errendimendu handiko material termoplastikoa da ezaugarri mekaniko bikainengatik eta muturreko tenperaturekiko erresistentziagatik ezaguna. Malgutasun bikaina, dimentsio-egonkortasuna eta hezetasunaren erresistentzia eskaintzen ditu malgutasun zurruneko PCB diseinuetarako.
C. Poliesterra (PET): poliesterra kostu baxuko material arina da, malgutasun eta propietate isolatzaile onak dituena. Ohiko malgu zurruneko PCBetarako erabiltzen da, non kostu-eraginkortasuna eta tolestu ahalmen moderatua funtsezkoak diren.
D. Poliimida (PI): Poliimida PCB geruza malgu zurrun-malguetan erabili ohi den materiala da. Malgutasun bikaina, tenperatura altuko erresistentzia eta isolamendu elektrikoaren propietate onak ditu. Poliimidazko filma erraz laminatu, grabatu eta PCBko beste geruzekin lotu daiteke. Behin eta berriro makurdurak jasan ditzakete propietate elektrikoak galdu gabe, eta geruza malguetarako aproposa da.
E. Kristal likidoaren polimeroa (LCP): LCP errendimendu handiko material termoplastikoa da, gero eta gehiago erabiltzen den geruza malgu gisa PCB zurrunetan. Propietate mekaniko bikainak ditu, malgutasun handia, egonkortasun dimentsionala eta muturreko tenperaturekiko erresistentzia bikaina barne. LCP filmek higroskopikotasun txikia dute eta ingurune hezeetan aplikatzeko egokiak dira. Erresistentzia kimiko ona eta konstante dielektriko baxua ere badute, baldintza gogorretan errendimendu fidagarria bermatuz.
F. Poliesterra (PET): Poliesterra, polietileno tereftalato (PET) izenez ere ezaguna, PCB zurrun-flexioen geruza malguetan erabiltzen den material arina eta errentagarria da. PET filmak malgutasun ona, trakzio erresistentzia handia eta egonkortasun termiko bikaina ditu. Film hauek hezetasuna xurgatzen dute eta isolamendu elektrikoaren propietate onak dituzte. Sarritan, PET aukeratzen da kostu-eraginkortasuna eta tolestu ahalmen moderatua PCB diseinuan funtsezko faktoreak direnean.
G. Polieterimida (PEI): PEI errendimendu handiko ingeniaritza termoplastikoa da, loturiko PCB bigun-gogorren geruza malgurako erabiltzen dena. Propietate mekaniko bikainak ditu, malgutasun handia, egonkortasun dimentsionala eta muturreko tenperaturekiko erresistentzia barne. PEI filmak hezetasun xurgapen txikia du eta erresistentzia kimiko ona du. Gainera, erresistentzia dielektriko handia eta isolamendu elektrikoaren propietateak dituzte, eta aplikazio zorrotzetarako egokiak dira.
H. Polietileno naftalatoa (PEN): PEN flexio zurruneko PCBen geruza malgurako erabiltzen den beroarekiko erresistentzia handiko materiala da. Egonkortasun termiko ona, hezetasun xurgapen baxua eta propietate mekaniko bikainak ditu. PEN filmak oso erresistenteak dira UV erradiazioarekiko eta produktu kimikoekiko. Gainera, konstante dielektriko baxua eta isolamendu elektrikoaren propietate bikainak dituzte. PEN filmak behin eta berriz makurdurak eta tolesketak jasan ditzake bere propietate elektrikoak eragin gabe.
I. Polidimetilsiloxanoa (PDMS): PDMS PCB bigun eta gogor konbinatuen geruza malgurako erabiltzen den material elastiko malgua da. Propietate mekaniko bikainak ditu, besteak beste, malgutasun, elastikotasun eta behin eta berriz makurtzearekiko erresistentzia handia. PDMS filmek ere egonkortasun termiko eta isolamendu elektrikoaren propietate onak dituzte. PDMS material leun, luzagarri eta erosoa behar duten aplikazioetan erabiltzen da, hala nola, elektronika eramangarriak eta gailu medikoak.
Material horietako bakoitzak bere abantailak ditu, eta geruza malguaren materialaren aukeraketa PCB diseinuaren baldintza zehatzen araberakoa da. Malgutasuna, tenperatura-erresistentzia, hezetasunaren erresistentzia, kostu-eraginkortasuna eta toleste-gaitasuna bezalako faktoreek zeregin garrantzitsua dute malgu zurruneko PCB batean geruza malgurako material egokia zehazteko. Faktore hauek arretaz kontuan hartzeak PCB fidagarritasuna, iraunkortasuna eta errendimendua bermatzen ditu hainbat aplikazio eta industriatan.
4. Material itsasgarriak PCB zurrun-flexioetan:
Geruza zurrunak eta malguak elkarrekin lotzeko, material itsasgarriak erabiltzen dira zurrun-flexiodun PCB eraikuntzan. Lotura-material hauek geruzen arteko konexio elektriko fidagarria bermatzen dute eta beharrezko euskarri mekanikoa ematen dute. Gehien erabiltzen diren lotzeko bi material hauek dira:
A. Epoxi Erretxina: Epoxi erretxinan oinarritutako itsasgarriak oso erabiliak dira lotura indar handiagatik eta isolamendu elektrikoaren propietate bikainengatik. Egonkortasun termiko ona ematen dute eta zirkuitu plakaren zurruntasun orokorra hobetzen dute.
b. Akrilikoa: akrilikoko itsasgarriak hobesten dira malgutasuna eta hezetasunaren erresistentzia funtsezkoak diren aplikazioetan. Itsasgarri hauek lotura-indarra ona dute eta epoxiek baino ontze denbora laburragoa dute.
C. Silikona: silikona-oinarritutako itsasgarriak erabili ohi dira taula zurrunetan, malgutasunagatik, egonkortasun termiko bikainagatik eta hezetasunarekiko eta produktu kimikoekiko erresistentziagatik. Silikonazko itsasgarriek tenperatura-tarte zabala jasan dezakete, eta malgutasuna eta tenperatura altuko erresistentzia behar duten aplikazioetarako egokiak dira. Geruza zurrun eta malguen arteko lotura eraginkorra eskaintzen dute, behar diren propietate elektrikoak mantenduz.
D. Poliuretanoa: poliuretanozko itsasgarriek malgutasun eta lotura-indarraren oreka eskaintzen dute malgu zurruneko PCBetan. Atxikimendu ona dute hainbat substraturekin eta erresistentzia bikaina eskaintzen dute produktu kimikoekiko eta tenperatura aldaketekiko. Poliuretanozko itsasgarriek bibrazioak ere xurgatzen dituzte eta egonkortasun mekanikoa ematen diote PCBari. Malgutasuna eta sendotasuna eskatzen duten aplikazioetan erabili ohi dira.
E. UV sendagarria den erretxina: UV sendagarria den erretxina ultramorearen (UV) argiaren eraginpean azkar sendatzen den itsasgarri bat da. Lotura eta ontze denbora azkarrak eskaintzen dituzte, eta bolumen handiko ekoizpenerako egokiak dira. UV bidez senda daitezkeen erretxinek atxikimendu bikaina eskaintzen dute hainbat materialekiko, substratu zurrun eta malguetan barne. Erresistentzia kimiko eta propietate elektriko bikainak ere erakusten dituzte. UV bidez senda daitezkeen erretxinak erabili ohi dira malgu zurruneko PCBetarako, non prozesatzeko denbora azkarrak eta lotura fidagarriak funtsezkoak diren.
F. Presiozko itsasgarri sentikorra (PSA): PSA presioa aplikatzean lotura bat sortzen duen material itsasgarria da. Lotura-soluzio erosoa eta sinplea eskaintzen dute malgu zurruneko PCBetarako. PSAk itsaspen ona eskaintzen du hainbat gainazaletan, substratu zurrun eta malguetan barne. Muntaian birkokatzea ahalbidetzen dute eta behar izanez gero erraz kendu daitezke. PSAk ere malgutasun eta koherentzia bikainak eskaintzen ditu, PCB tolestu eta tolestu behar duten aplikazioetarako egokia da.
Ondorioa:
PCB malgu zurrunak gailu elektroniko modernoen zati dira, eta zirkuitu konplexuen diseinuak ahalbidetzen dituzte pakete trinko eta anitzekoetan. Produktu elektronikoen errendimendua eta fidagarritasuna optimizatzea helburu duten ingeniari eta diseinatzaileentzat, funtsezkoa da haien eraikuntzan erabilitako materialak ulertzea. Artikulu honek PCB zurrun eta malguaren eraikuntzan erabili ohi diren materialei buruzkoa da, geruza zurrun eta malguak eta material itsasgarriak barne. Zurruntasuna, malgutasuna, beroarekiko erresistentzia eta kostua bezalako faktoreak kontuan hartuta, elektronika-fabrikatzaileek material egokiak hauta ditzakete beren aplikazio-eskakizun espezifikoen arabera. Geruza zurrunetarako FR4, geruza malguetarako poliimida edo loturarako epoxi den ala ez, material bakoitzak gaur egungo elektronikaren industrian flexu zurruneko PCBen iraunkortasuna eta funtzionaltasuna ezinbesteko garrantzia du.
Argitalpenaren ordua: 2023-09-16
Itzuli
