Esistono diversi materiali utilizzati per realizzare le schede elettroniche. Ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi, ma nessuno è perfetto per ogni applicazione. I PCB rigidi in poliimmide, ad esempio, hanno un’ampia gamma di applicazioni in tutto, dall’aerospaziale all’automotive. Sono abbastanza resistenti da sopportare impatti che frantumerebbero altri tipi di schede elettroniche, ma sono anche abbastanza flessibili da essere piegati senza rompersi o creparsi.
Vediamo perché potresti scegliere i PCB rigidi in poliimmide rispetto ad alternative come le schede in vetro epossidico, PCB FR-4 e schede ibride PEN-epossidiche.
Cos'è un PCB rigido in poliimmide?
I PCB rigidi in poliimmide sono realizzati con materiale poliimmide (PI). Il PI è un polimero ad alte prestazioni che è sia flessibile che resistente. Può resistere a urti e alte temperature senza perdere le sue proprietà elettriche. In effetti, è il PCB rigido in forma più durevole elettricamente sul mercato.
Vantaggi del PCB rigido in poliimmide
È importante sapere quando utilizzare le schede a circuito stampato in polimmidi e quando no, poiché vengono utilizzate solo in determinate situazioni. Le PCB in polimmidi possono fornire uno o più dei seguenti vantaggi:
1. Elevata resistenza chimica
È resistente alla maggior parte degli acidi, delle basi e dei solventi. Se un prodotto chimico dovesse penetrare nella scheda pcb, non causerebbe alcun danno alla scheda. È anche molto resistente ai raggi UV, quindi può essere utilizzato all’aperto senza preoccuparsi dei danni causati dai raggi UV.
2. Elevata resistenza e rigidità
La polimmidi non riempita ha una resistenza alla trazione di oltre 100 MPa, con una rigidità del film superiore a 170 MPa (Kapton). La resistenza all’urto della polimmidi termoplastica (TPI) varia da 261 joule per metro quadrato a 400 MPa (Upilex S). Come materiale ingegneristico, il modulo elastico è tipicamente di 3-4 GPa, con una rigidità della fibra di 200 GPa. La forma bifenilica della polimmidi (Upilex S) ha un modulo elastico di 400 MPa. Secondo l’analisi teorica, le fibre sintetizzate da dianhidride piromellitica e p-fenilendiammina hanno una resistenza di 500 GPa, seconda solo alla fibra di carbonio.
3. Eccellente stabilità termica
Uno dei vantaggi della PCB rigida in polimmidi è che ha un alto punto di fusione, che la rende resistente alle alte temperature. È spesso utilizzato in aree in cui altre schede pcb non possono resistere al calore. È anche ignifugo, il che lo rende un’opzione sicura per ambienti sensibili come fabbriche e laboratori.
4. Resistente all’elettricità statica
L’elettricità statica è un problema significativo per gli ingegneri e i tecnici che lavorano con apparecchiature sensibili. Sensori e altre apparecchiature possono essere danneggiati dall’elettricità statica. L’elettricità statica può anche danneggiare i componenti elettronici sensibili sulle schede pcb. Le schede in polimmidi sono una buona opzione per tutti gli ambienti grazie alle loro proprietà resistenti all’elettricità statica.
5. Bassa perdita dielettrica
La polimmidi ha eccellenti proprietà dielettriche, con una costante dielettrica di circa 3,4 e una costante dielettrica di circa 2,5 dopo la dispersione di nanometri di fluoro o aria. Ha una perdita dielettrica di 10-3, una resistenza dielettrica di 100-300 kV/m e una resistenza volumetrica di 1017 Ω·cm. Queste caratteristiche mantengono prestazioni elevate in un ampio intervallo di temperatura e frequenza.
6. Sicuro e non tossico
La PCB rigida in polimmidi è sicura da usare e non emette fumi o tossine dannose. Infatti, la PCB in polimmidi è spesso utilizzata nei dispositivi ospedalieri in quanto è una sostanza non tossica e non irritante.
Tipi di PCB in polimmidi
Esistono tre tipi di PCB in poliammide rigida, ognuno con un proprio insieme di proprietà progettate per soddisfare le esigenze di applicazioni specifiche. Come per altri materiali per circuiti stampati, il tipo di PCB in poliammide che si utilizza dipenderà dall’applicazione.
PCB in poliammide pura
I PCB in poliammide pura sono tra i più semplici e non possiedono ritardanti di fiamma bromurati. A differenza della maggior parte dei materiali, le poliammidi pure sono descritte positivamente come prive di ritardanti di fiamma. Grazie alla sua robustezza, la poliammide pura è estremamente flessibile e può essere utilizzata in una varietà di apparecchiature elettriche e di comunicazione.
PCB in poliammide di terza generazione
Le poliammidi pure sono state sostituite dalle poliammidi di terza generazione. Ulteriori additivi ne migliorano la resistenza al fuoco. Ciò è dovuto alla sua resistenza alla fiamma, che rende meno probabili gli incendi elettrici accidentali. La stabilità termica, d’altra parte, è un potenziale problema con la poliammide di terza generazione, che è più facile da produrre rispetto alle poliammidi pure. Il risultato è un tasso di produzione più elevato.
PCB in poliammide riempita
Una poliammide di questo tipo è paragonabile ai PCB multistrato in quanto comprende diversi materiali di riempimento. Il riempitivo extra riduce il ritiro della resina. poiché molte schede di circuiti stampati si rompono o diventano deboli a causa del ritiro della resina, la resistenza al ritiro è fondamentale. La poliammide riempita con riempitivi beneficia anche di una lunga durata.
PCB in poliammide a basso flusso
Le poliammidi a basso flusso non sono flessibili come i PCB standard. Sono spesso denominate PCB in poliammide rigida a causa di questa limitazione. Quando condizioni difficili fanno crollare i normali PCB flessibili, le poliammidi a basso flusso sono disponibili per svolgere il lavoro.
Quando utilizzare un PCB rigido in poliammide
I PCB in poliammide sono utilizzati in un’ampia gamma di applicazioni, tra cui l’automazione industriale, i trasporti, le apparecchiature mediche, la strumentazione e l’elettronica.
● Trasformatori e condensatori elettrici
● Dispositivi a semiconduttore e circuiti stampati
● Motori e generatori
● Ballast elettronici per illuminazione fluorescente
● Aerospaziale e militare
PCB in poliammide VS PCB FR4
Sia i PCB in poliammide rigida che i PCB FR-4 sono realizzati in rame all’interno, ma i loro strati esterni differiscono notevolmente. I PCB FR-4 hanno un laminato di poliestere/carta all’esterno, mentre i PCB in poliammide hanno un rivestimento in poliammide. Le schede in poliammide rigida sono notevolmente più resistenti delle schede FR-4. Sono in grado di resistere a urti, sostanze chimiche e alte temperature che gli FR-4 non possono. Tuttavia, le schede FR-4 sono più flessibili delle schede in poliammide rigida, il che le rende una scelta migliore per le applicazioni che richiedono una flessione frequente.
| Characteristic | FR4 PCB | Polyimide PCB |
| Tensile Strength | 70MPa | 170～400MPa |
| Operating Range | -50～110°C | -200～300°C |
| thermal cycling | good | better |
| elastic modulus | >2.4Gpa | 3-4GPa |
| specific gravity | 1.70-1.90g/cm³ | 1.60g/cm³ |
| relative permittivity | 5.5 | 2.5~3.4 |
Reverse Engineering di un PCB in poliammide
È possibile eseguire il reverse engineering di un PCB rigido in poliammide per creare un progetto compatibile con la scheda di circuito originale. Questa è un’ottima opzione se è necessario produrre un gran numero di schede senza investire in nuovi processi di progettazione o produzione.
Per eseguire il reverse engineering di un PCB in poliammide, è necessario prima acquisire la scheda. Se non si ha accesso a un campione, spesso è possibile trovare schede in vendita online. Successivamente, rimuovere i componenti e pulire la scheda di circuito. Infine, utilizzare un software di imaging per creare un’immagine digitale della scheda. È quindi possibile utilizzare tale immagine per creare un nuovo progetto.
Come soluzione alternativa, è possibile scegliere il nostro servizio di reverse engineering per PCB. Abbiamo più di 10 anni di esperienza e 1000+ casi di successo in questo campo, quindi puoi ottenere ciò di cui hai bisogno.
Conclusione
Le schede in poliimmide rigido sono il tipo più resistente di scheda circuitale disponibile. Possono resistere a urti che romperebbero altre schede e possono resistere ad alte temperature che fonderebbero le schede FR-4. Tuttavia, sono anche più costose e meno flessibili di altri tipi di PCB rigidi. Se hai bisogno di una scheda estremamente resistente, il poliimmide rigido è la scelta giusta. Ma se la flessibilità è importante, vorrai scegliere le schede FR-4.
