Spis treści:
Jeżeli ostatnio robiłeś jakieś zakupy do wnętrz, to są spore szanse, że natknąłeś się na laminaty w takiej czy innej formie. Dostępne w wielu dekoracyjnych wzorach i kolorach materiały laminowane wzbogacają i zabezpieczają powierzchnie mnóstwa przedmiotów. Okazuje się, że są równie ważne w warsztacie elektronika.
Czym jest laminat?
Laminat to bodaj najpowszechniej stosowana warstwa wykończeniowa dla płyt MDF (płyty pilśniowe), sklejki, płyt wiórowych, drewnianych mebli, paneli ściennych i podłogowych. Jest spotykany nie tylko w budownictwie czy stolarstwie, ale także wszędzie tam, gdzie stosowane są karoserie, obudowy maszyn, zbiorniki i inne elementy konstrukcyjne. Zasadniczo jest to kompozytowy materiał sztuczny. Laminaty powstają w wyniku prasowania razem cienkich warstw płaskiego papieru i żywic.
Składnik wzmacniający w ułożeniu warstwowym oraz lepiszcza pomiędzy tymi warstwami czynią go tworzywem o wysokiej wytrzymałości. Górna warstwa jest często wzbogacona o dekoracyjny wzór lub kolor. Jednak laminat laminatowi nierówny, warto zatem zwrócić uwagę na to, jakie jest jego predefiniowane zastosowanie i nie pogubić się w tej dość szerokiej grupie produktów chemicznych.
Typy laminatów
Podzielmy teraz roboczo laminaty na pięć podstawowych grup. Nie jest to oficjalny podział, ale z pewnością pomoże nieco lepiej zrozumieć specyfikę laminatów ze względu na ich zastosowania oraz strukturę.
- Laminaty dekoracyjne – łatwo się domyślić, że ich najważniejszy atut to estetyczny wygląd. Laminat dekoracyjny sprawdzi się jako nakładka wykończeniowa na meble.
- Laminaty przemysłowe – laminaty tego typu mają większą wytrzymałość i są bardziej odporne na zużycie. Ponadto są ognioodporne, antybakteryjne i odporne na chemikalia, co czyni je idealnymi do zastosowania nie tylko w gałęziach przemysłu, ale także na przykład w szpitalach.
- Laminaty kompaktowe – znane również jako płyty laminowane, dość grube. Płyty te są zazwyczaj samonośne i nie trzeba ich kleić na żaden inny materiał.
- Laminaty postformingowe – te elastyczne wersje laminatów są cieńsze od zwykłych laminatów. Postforming oznacza gięcie i formowanie – w ten sposób można osiągnąć zakrzywione powierzchnie bez widocznych spoin i nie trzeba się martwić, że w łączeniach pojawi się wilgoć czy brud. Można je wykorzystać do owijania stołów, kolumn itp.
- Laminaty wysokociśnieniowe i niskociśnieniowe – różnią się przede wszystkim siłą nacisku, z jaką materiał laminatu jest nakładany na podłoże. Przykładami są przede wszystkim HPL, czyli wysokociśnieniowy, duroplastyczny, termoutwardzalny laminat z warstw papieru, który jest zwykle stosowany do sklejki, oraz LPL, typ niskociśnieniowy, który sprawdzi się w zastosowaniach pionowych o niskim stopniu zużycia. Mija się je praktycznie codziennie w sklepach, na meblach biurowych i na półkach czy regałach.
Prepreg
Skoro mamy już za sobą wstęp i podstawy wykorzystania laminatów w branżach dekoracyjnych, to przejdźmy do tego, co interesuje majsterkowiczów i elektroników. Kiedy prepreg, czyli półprodukt laminatu, jest wystawiony na działanie wyższych temperatur, żywica zaczyna mięknąć i się topić. Gdy stopi się całkowicie i osiągnie punkt zwany termoutwardzaniem, to twardnieje ponownie i staje się sztywna. Co ciekawe, prepregi i laminaty są bardzo lekkie. Płyty prepreg, czyli włókno szklane, są używane do produkcji wielu rzeczy – od kijów golfowych, poprzez kadłuby łodzi, na samolotach i łopatach turbin wiatrowych kończąc. Mają one jednak również kluczowe znaczenie w produkcji płytek PCB.
Miedziane laminaty PCB
Laminaty miedziane (platerowane miedzią) składają się z arkuszy prepregu, które są laminowane razem z arkuszami folii miedzianej po obu stronach za pomocą ciepła i ciśnienia. Po utwardzeniu się żywicy laminaty PCB są jak kompozyt plastikowy z arkuszami folii miedzianej po obu stronach.
Wytrawianie folii miedzianej służy do tworzenia obwodu na powierzchni. Te miedziane obwody staną się przewodnikami, czyli „okablowaniem elektrycznym” na wewnętrznych i zewnętrznych warstwach płyty. Gdy warstwy laminatu zostają odwzorowane i wytrawione z obwodami, są one następnie laminowane razem przy użyciu omawianego wcześniej prepregu.
Soldermaska
Z pewnością każdy kojarzy charakterystyczną zieloną powłoczkę. To soldermaska, czyli maska lutownicza – zielona powłoka epoksydowa, która pokrywa obwody na zewnętrznych warstwach płyty. Wewnętrzne obwody są w warstwach prepregu, więc nie muszą być chronione. Jednak warstwy zewnętrzne, jeśli pozostaną niezabezpieczone, będą z czasem się utleniać i korodować. Soldermaska zapewnia więc ochronę przewodnikom na zewnątrz PCB.
Soldermaska chroni wszystkie obwody na zewnętrznych warstwach PCB, gdzie nie zamierzasz mocować komponentów. Ale należy również chronić odsłonięte miedziane otwory i pady, gdzie planujesz lutować i montować komponenty. Aby chronić te obszary i zapewnić dobre wykończenie do lutowania, zwykle używa się powłok metalicznych, takich jak nikiel, złoto, cyna/ołów, srebro.
Nomenklatura
Jest jeszcze nomenklatura, czasami nazywana sitodrukiem. To białe litery, cyfry i symbole, które można zobaczyć na górze powłoki soldermaski PCB. Napisy pokazują, gdzie na płytce znajdują się poszczególne komponenty, a czasem także określają ich orientację. Oczywiście zarówno soldermaska, jak i nomenklatura są dostępne w innych kolorach poza zielonym i białym, ale te są najpopularniejsze.
Laminat FR4 – fundament laminowania PCB
Nie sposób się bez niego obyć. FR-4 lub FR4 jest powszechnie stosowanym materiałem kompozytowym składającym się z włókna szklanego ze spoiwem z żywicy epoksydowej, który jest ognioodporny, a raczej samogaszący – ważna sprawa w przypadku zwarcia lub pożaru. To najlepszy wybór dla płytek obwodów drukowanych (PCB). Cienka warstwa folii miedzianej jest zwykle laminowana do jednej lub obu stron szklanego panelu epoksydowego FR-4. Grubość lub masa miedzi może być różna, dlatego jest określana oddzielnie. Na uwagę zasługuje uniwersalność materiału – znajdziesz go również w konstrukcji przekaźników, przełączników, szyn, podkładek, osłon łukowych, transformatorów czy listew zaciskowych.
Zapamiętaj więc, że szkło epoksydowe FR4 to popularny i uniwersalny gatunek wysokociśnieniowego laminatu z tworzywa termoutwardzalnego o dobrym stosunku wytrzymałości do wagi. Dzięki niemal zerowej absorpcji wody FR4 jest najczęściej stosowany jako izolator elektryczny o znacznej wytrzymałości mechanicznej. Możesz mieć pewność, że materiał zachowa swoją odporność mechaniczną i właściwości elektroizolacyjne zarówno w suchych, jak i wilgotnych warunkach. Te atrybuty wraz z dobrą charakterystyką produkcji sprawiają, że FR4 jest wykorzystywany w szerokim zakresie zastosowań elektrycznych i mechanicznych.
