What are PCBs made of?
Overview: As an electronic component commonly used in daily life, printed circuit boards are widely used in electronic products such as mobile phones, televisions, and refrigerators. Its functions include the following two points: I. To establish a reliable electrical link between electronic components in PCB. II. To designate a proper location for electronic components. Although electronic components are commonplace in our daily lives, it is not known what circuit boards are made of. In this paper, FS Technologie will discuss the composition of PCB from two aspects of PCB structure and manufacturing materials.
What is the structure of the PCB board?
Printed Circuit Board (PCB) sind Elektronikplatinen, die aus elektronischen Geräten bestehen, bei denen die Verbindung der Komponenten über Pads, Leitungen und Leiterbahnen auf einer laminierten Kupferplatte erfolgt. Sie besteht aus Lagen von Kupferschaltungen, die innen oder außen auf einem flachen laminierten Verbundstoffsubstrat vergraben sind. Dazu gehören auch Verbundmaterial, Glasfaser und Verbund-Epoxid.
PCB comes with various layers and designs. In the structure of Mehrlagen-Leiterplatte, advanced hardware like graphics cards and motherboards are used. One of the flat layers of PCB is for supporting all the soldered electronics components while another layer connects the components electronically.
Various layers of PCB are joined together with the help of heat providing the compact shape of a single object. The following is a description of the PCB-Schichten that make up the circuit board:
Substratschicht:
Es ist die Basisschicht der Leiterplatte und besteht aus Glasfaser. FR4 ist das am häufigsten verwendete Glasfasermaterial. Einige Leiterplatten werden auch mit Phenolen und Epoxiden hergestellt, die im Vergleich zu FR4 weniger teuer und weniger haltbar sind. Die Art des Trägermaterials bestimmt die Flexibilität der Leiterplatte.
Kupferschicht:
Neben dem Substrat befindet sich eine dünne Schicht aus Kupferfolie. Zum Laminieren der Kupferfolie auf die Leiterplatte werden Wärme und Klebstoff verwendet. Bei doppelseitigen Leiterplatten werden beide Seiten der Leiterplatte mit Kupfer laminiert. Die Dicke des Kupfers variiert je nach den Lagen der Leiterplatten und kann in Unzen pro Quadratfuß angegeben werden. Jeder Zoll pro Quadrat hat eine Dicke von 35 Mikrometern.
Lötmaske Schicht:
Die Lötmaskenschicht befindet sich über der Kupferschicht. Diese Schicht wird auf die Kupferschicht aufgetragen, um die Kupferschicht zu isolieren, damit es bei direktem Kontakt mit leitenden Materialien nicht zu Übertragungen kommt. Wir können also sagen, dass die Lötmaske alle Schaltkreise auf der äußeren Schicht des PCB. Einige der häufig verwendeten Lötmasken sind grün gefärbt, es gibt aber auch eine rote Maske auf dem Markt.
Siebdruck Schicht:
Die Siebdruckschicht befand sich oberhalb der Lötstoppmaskenschicht. Sie hilft dem Benutzer, die Nummern und Symbole zum Verständnis der Leiterplatten hinzuzufügen. Dieses Siebdrucketikett gibt einen klaren Hinweis auf die Funktion jedes einzelnen Bauteils und Pins auf der Platine. Es wird meist in weißer Farbe verwendet, ist aber auch in verschiedenen anderen Farben wie grau, rot, gelb und schwarz zu finden.
The above content is our discussion of the basic elements of the structure of the PCB. In the actual production process, as the complexity of electronic applications increases, we need to use more stacked structures for wiring, which leads to increased manufacturing difficulty and increased prices. Next we will explore another important topic of what the PCB boards are made of—PCB manufacturing material.
What material is PCB made of?
Each PCB has stacks of insulating and copper foil layers and lamination to the substrate. Tracks on PCB were developed using chemical etching, separating conducting layers into directive straight lines. The tracks work like wire, connecting different electronic components on board. Below we will introduce you to the four substrate materials that make up circuit boards.
FR-4
This is one of the common PCB substrate material that provides thickness to the PCB, and rigid boards built using this material are called FR-4 PCBs. Essentially, it is a glass-reinforced epoxy laminate sheet. Water resistance and flame retardancy are two properties of the epoxy used. Besides, it is also good for strength-to-weight ratios. This material offered a higher tensile strength. It is common among PCBs with lower layer counts.
Die Zugabe von Additiven zu Epoxidharz in einer Mischung kann die thermische und elektrische Leistung sowie das Flammschutzverhalten verbessern, so dass es sich ideal für Konstruktionen mit hoher Schichtzahl und hoher thermischer Belastung sowie für Hochgeschwindigkeitsschaltungen eignet - und das zu geringeren Kosten.
PTFE (Teflon)
Teflon-Laminate und -Klebematerial bieten hervorragende elektrische Eigenschaften und werden daher für Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenzanwendungen verwendet, da dieses Kunststoffmaterial keinen Widerstand bietet. Die Flexibilität von PTFE ist extrem hoch und ermöglicht daher die Anwendung enger Toleranzen. Es hat außerdem die Eigenschaft der Flammfestigkeit, ist temperaturstabil und vielseitig einsetzbar. Sie können in Glasgewebe eingearbeitet werden, dessen mechanische Eigenschaften durch Zusätze und spezielle Füllstoffe verbessert werden können.
Metall
The materials like copper, iron, aluminum, etc. are used in PCBs. As a result of these materials, Surface Mount Technology (SMT) can be utilized for component integration. Mechanical durability is also provided by them. Therefore, the product life of insulated metal substrate PCB is much longer.
Flexible Laminate
Elektronische Designs können mit flexiblen Laminaten gefaltet werden, ohne dass die elektrische Kontinuität verloren geht. Anstelle von Glasgewebe verwenden sie Kunststofffolien zur Unterstützung. Egal, ob sie für ein einmaliges Projekt wie Flex to Install oder für eine kontinuierliche Anwendung wie Dynamic Flex gefaltet werden, sie können gleichermaßen effektiv sein. Polyimid und LCP (Flüssigkristallpolymer) sind Hochtemperaturmaterialien, die zu flexiblen Laminaten verarbeitet werden können, oder Polyester und PEN sind sehr kostengünstige Materialien. Auch die dünnen Laminate erfordern eine spezielle Ausrüstung und Verarbeitung, zusammen mit der Erwartung, dass PCB-Herstellung werden die Erträge niedrig sein. Die Herstellung flexibler Schaltkreise kann daher besonders qualifizierte Arbeitskräfte, spezielle Maschinen und besondere Ausrüstung erfordern.
BT, Cyanatester, Keramiken und gemischte Harzsysteme können ebenfalls verwendet werden, um Laminate und Klebematerialien mit überlegener elektrischer und/oder mechanischer Leistung zu entwickeln. Im Allgemeinen werden sie von den Leiterplattenherstellern aufgrund der geringen Mengen und der schwierigen Herstellung als teure Alternativen angesehen.
Für eine hochwertige Leiterplatte muss das Laminat die entsprechenden elektrischen, dielektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften aufweisen.
The above content is FS Technology’s explanation on “Woraus bestehen gedruckte Leiterplatten?”. In this article, we start from the internal structure of the PCB and end with the manufacturing materials of the PCB, comprehensively explaining what the PCB is made of. If you are not a practitioner in the PCB industry but are interested in these contents, you can click the link below to learn more basic PCB knowledge.
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