Keď si vyberiete akúkoľvek PCB pre akúkoľvek aplikáciu, vždy sa dobre pozrite aj na jej konštrukčné vlastnosti a použité materiály, tepelnú odolnosť a tepelnú vodivosť. Áno, aj tieto faktory určujú, ako bude PCB v konečnom dôsledku fungovať ako celok. Napriek tomu často zabúdame na jeden dôležitý faktor pri výbere PCB a to na jej hrúbku.

Hrúbka dosky plošných spojov tiež riadi jej výkon a životnosť. Preto väčšina výrobcov dodržiava štandardnú hrúbku PCB vo svojich aplikáciách tak, aby sa predišlo neželaným zlyhaniam PCB, či celého zariadenia. Aký je však skutočný štandard pre hrúbku PCB?

Líši sa to kvôli aplikácii dosky plošných spojov? Alebo aké faktory ovplyvňujú hrúbku substrátu dosky plošných spojov? A nakoniec, ako to ovplyvňuje celkový výkon PCB?

Aká je štandardná hrúbka PCB?

Keď určujeme hrúbku DPS na štandardnej úrovni, musíme si uvedomiť, že počet vrstiev na DPS bude kľúčovým hráčom pri rozhodovaní o jej skutočnej hrúbke. Keďže vrstvy na DPS závisia od jej aplikácie, hrúbka DPS sa bude tiež mierne líšiť v dôsledku rozsahu jej použitia.

Napríklad niektoré zariadenia budú potrebovať hrubšie PCB, zatiaľ čo iné zariadenia môžu vyžadovať tenšie PCB. Preto sa bude meniť aj jej hrúbka.

Priemyselný štandard pre hrúbku PCB je však 0,063 palca alebo 1,57 mm. Táto hrúbka je dlhodobým štandardom pre výrobcov DPS už od vynájdenia dosiek plošných spojov. Dôvod je celkom prekvapivý.

Áno, neboli to ani tak priemyselné potreby alebo požiadavky na zariadenie, ktoré stanovili štandardnú hrúbku PCB, pretože tou bola spočitku hrúbka preglejky, ktorá pôvodne určovala hrúbku PCB. Spočiatku sa totiž preglejkové dosky používali ako nosný substrát mnohých elektronických zariadení a práve tieto preglejkové dosky majú hrúbku 0,063 palca, čo sa neskôr stalo štandardom pre hrúbku dnes používaných  PCB.

V súčasnosti sa rozsah hrúbky dosky plošných spojov vyrába od cca 0.20 mm (0.008 palca) do 6.096 mm (0.240 palca), čo v praxi znamená, že si môžete vybrať pre svoju potrebu presnú hrúbku v závislosti od vašich aplikácií a požiadaviek na zariadenie.

Poznáme dve veci, ktoré priamo ovplyvňujú hrúbku PCB :

1. Hrúbka medenej vrstvy dosky plošných spojov: Meď funguje ako hlavný aplikačný priestor a fungovanie dosiek plošných spojov. Jej hrúbka teda priamo ovplyvňuje aj hrúbku dosky plošných spojov. Meranie sa počíta na uncu (oz). Po prvé, 1 unca medi sa rovnomerne rozloží na plochu jednej štvorcovej stopy. Potom sa vypočíta jeho hrúbka, ktorá je približne 1,37 milimetra alebo 1,37 tisícin palca.
2. Hrúbka stopy PCB: Návrhár určí hrúbku stopy PCB v závislosti od jej potreby v rôznych úlohách. Pri prechode napätia cez PCB sa môže stopa prehriať a obvodová doska sa môže poškodiť. Preto musí byť hrúbka stopy dostatočná, aby odolala kapacite prehriatia dosky plošných spojov.

Aká je štandardná hrúbka PCB?

FR je technická skratka pre spomaľovač horenia, a teda FR4 PCB je určená pre substrát PCB spomaľujúci horenie. Keďže sa tieto dosky plošných spojov ľahko vyrábajú a sú aj relatívne pomerne lacné, ide o jednu z najpoužívanejších a najobľúbenejších dosiek plošných spojov v tomto odvetví. FR-4 (alebo FR4) je označenie triedy NEMA pre sklom vystužený epoxidový laminátový materiál. FR-4 je kompozitný materiál zložený z tkanej tkaniny zo sklenených vlákien so spojivom z epoxidovej živice, ktorý je ohňovzdorný. Označenie FR-4 vytvorila NEMA v roku 1968.

Štandardná hrúbka PCB FR4 sa pohybuje od 0.5 mm do 2.4 mm. Jeho hrúbka sa výrazne líši, pretože výrobcovia a dizajnéri zariadení požadujú rôzne hrúbky PCB FR4 pre rôzne aplikácie. Tiež jeho hrúbka závisí od počtu vrstiev, ktoré má.

Štandardná hrúbka dvojvrstvovej dosky plošných spojov.

Viacnásobné vrstvy pre PCB sa stali novým trendom pre výrobcov zariadení, pretože dokážu lepšie odvádzať teplo a majú vysoký výkon. Preto je nevyhnutné, aby ste aj vy rozumeli štandardnej hrúbke dvojvrstvových dosiek plošných spojov.

Keďže má viacero vrstiev, jeho štandardná hrúbka sa tiež líši v rôznych vrstvách. Napríklad jej horná spájkovacia maska ​​má hrúbku 0,01 mm a hrúbka hornej vrstvy je zvyčajne 0.035 mm. Spodná vrstva a spodná spájkovacia maska ​​majú podobnú hrúbku. Ale hrúbka jadra je 1.5 mm.

Štandardná hrúbka štvorvrstvovej dosky plošných spojov.

Štyri vrstvy PCB sa v poslednom čase stali populárnymi v priemysle a njmä vo výpočtovej technike. Štandardná hrúbka týchto dosiek plošných spojov je okolo 3.175 mm. Ich konštrukcia umožňuje za predpokladu vykonania správneho návrhu výborne viesť napätia a signály a dobre odvádza tepelné straty. Rovnako je ju možné použiť čiastošne (podľa návrhu) na efektívne tienenie signálov citlivých na rušenie.

Faktory ovplyvňujúce štandardnú hrúbku PCB

Existujú dva typy hlavných faktorov, ktoré ovplyvnia hrúbku dosky plošných spojov. Tieto dva hlavné faktory sú :

1. Konštrukčné faktory: Tieto faktory ovplyvnia hrúbku vo fáze výroby a návrhu PCB. Zoznam obsahuje najmä hmotnosť, flexibilitu a veľkosť dosky plošných spojov. Pri určovaní skutočnej hrúbky PCB zohráva kľúčovú úlohu aj počet vrstiev, materiály použité na DPS a hrúbka medi. Ďalej, operačné prostredie, typy signálov a typy priechodov tiež spadajú do konštrukčných faktorov, ktoré ovplyvňujú hrúbku PCB.
2. Výrobné faktory: Výrobný proces DPS určí aj jej štandardnú hrúbku. Zoznam obsahuje hrúbku medi, vybavenie používané na vŕtanie priechodov, počet vrstiev a panelyzácia.

Ako si vybrať správnu hrúbku PCB

Pretože rôzne aplikácie a zariadenia budú vyžadovať rôznu hrúbku PCB, je dôležité vedieť, ako zvoliť správne jej hrúbku. Dôležité pri výbere budú tieto fakty :

• Najprv zvážte hmotnosť dosky, nakoľko tenšie dosky plošných spojov sa ľahko lámu - nemajú dobrú mechanickú pevnosť v ohybe, či vybráciách, takže musíte použiť hrubšie PCB. Pre všeobecné úlohy sú však vhodnejšie tenšie dosky.
• Ďalej sa musíte pozrieť na flexibilitu PCB. Tenšie PCB sú vo všeobecnosti flexibilné, zatiaľ čo hrubšie PCB sú tuhé. Rozhodnite sa teda, či potrebujete flexibilné PCB alebo pevné PCB a podľa toho určte jej hrúbku.
• Ak je v zariadení dostatok miesta, uprednostňuje sa hrubšia a väčšia doska plošných spojov. Väčšie PCB majú lepší odvod tepla s veľkým substrátom. Pre menšie PCB je výber tenších alebo menších dosiek plošných spojov správnou voľbou.
• Zvážte aj typ a počet pripojení elektrických a elektronických komponentov, ktoré namontujete na dosku plošných spojov. Zvyčajne je hrubšia doska plošných spojov ideálna pre väčší počet komponentov a pripojení, pretože potrebujú viac miesta a lepší odvod tepla.
• Hrúbka dosky plošných spojov musí zodpovedať úrovni jej impedancie. Impedancia je riadená dielektrikom, ktorý sa používa na výrobu dosiek plošných spojov. Impedancia aj hrúbka dosky plošných spojov sa musia preto zhodovať.

Záver

Štandardná hrúbka PCB bola donedávna 0,063 palca alebo 1,57 mm. Moderné zariadnia avšak položili podmienku vyvinúť rôzne hrúbky PCB pre rôzne aplikácie, väčšinou od 0.20 mm do 6.00 mm. Jednotlivé vrstvy na doske s plošnými spojmi, ako sú hrúbka medi, hrúbka stôp a proces výroby dosky plošných spojov budú preto priamo atakovať konečnú hrúbku dosky plošných spojov. Nezabúdajte preto pri vašich aplikáciách vyberať múdro vo vzťahu k vyvíjanému zariadeniu a nie k cene, čo vám umožní vyhnúť sa do budúcnosti možným komplikáciám s odvodom tepla, prúdovou zaťažiteľnosťou, či dielektrickými vlastnosťami.

Zdroje :

Azar, Kaveh; Graebner, John E. (1996). "Experimental Determination of Thermal Conductivity of Printed Wiring Boards". Proceedings of the Twelfth IEEE SEMI-THERM Symposium: 169–182

Sarvar, F.; Poole, N. J.; Witting, P. A. (1990). "PCB glass-fibre laminates: Thermal conductivity measurements and their effect on simulation". Journal of Electronic Materials. 19 (12): 1345–1350