Diseño electrónico - Cómo las características térmicas y eléctricas afectan el diseño de los PCB

Al elegir un material de pcb, es importante tomar la decisión correcta para su diseño, ya que el material afecta el rendimiento general. Antes de entrar en la fase de fabricación, conozca cómo las características térmicas y eléctricas afectan su diseño, lo que le ahorrará tiempo y dinero, al tiempo que obtendrá los mejores resultados.

Selección de materiales de pcb: precauciones de apilamiento

Selección de materiales de pcb: consideraciones eléctricas y de fabricación

Apilamiento de PCB

La estructura de apilamiento de PCB es construir PCB multicapa en orden continuo. La placa laminada está compuesta por un núcleo magnético, un prepreg y una lámina de cobre. Por lo general, la pila es simétrica. El espesor de la placa de la mayoría de los productos es inferior a 62 milímetros.

¿¿ qué material se utiliza en la placa de circuito?

Selección de materiales de pcb: consideraciones eléctricas y de fabricación

Materiales de pcb: láminas, núcleos y preimpregnados

Fabricación de placas de circuito impreso utilizando los siguientes 3 artículos:

Prepreg: material de grado b, pegajoso y capaz de unir diferentes laminados o láminas

Lámina de cobre: se utiliza como conductor en una placa de circuito impreso.

Laminados recubiertos de cobre (núcleos): laminados y solidificados a través de preimpregnados y láminas de cobre.

Características básicas de los materiales dieléctrico

Sabemos que los laminados de PCB están hechos de materiales dieléctrico. Al elegir el laminado, necesitamos considerar las diversas características del material dieléctrico utilizado. Son:

Propiedades térmicas características eléctricas

Constante dieléctrica de la temperatura de transición vítrea (tg) (dk)

Temperatura de descomposición (td) pérdida de corte o factor de pérdida (tan Island o df)

Conductividad térmica (k)

Coeficiente de expansión térmica (cte)

Propiedades térmicas:

Temperatura de transición vítrea (t g): a medida que la cadena de polímeros se vuelve más fluida, la temperatura de transición vítrea o t g es el rango de temperatura en el que el sustrato cambia de vidrio, rígido a ablandado y deformable. Cuando el material se enfría, sus características vuelven a su Estado original. T G se expresa en grados centígrados (gradoscelsius).

Temperatura de descomposición (t d): la temperatura de descomposición o t D es la temperatura a la que se produce la descomposición química del material de PCB (el material pierde al menos el 5% de la masa). Al igual que tg, TD también se expresa en grados centígrados (gradoscelsius).

Conductividad térmica (k): conductividad térmica, o k, es una característica de la conducción térmica de un material; Una baja conductividad térmica significa una baja transferencia de calor, mientras que una alta conductividad eléctrica significa una alta transferencia de calor. La velocidad de transferencia de calor se mide en vatios por metro centígrado (w / M ° c).

Coeficiente de expansión térmica (cte): el coeficiente de expansión térmica o Cte es la tasa de expansión del material de PCB al calentarse. El Cte se expresa en una millonésima parte (ppm) por grado centígrado de calentamiento. Cuando la temperatura del material sube por encima de tg, el CTE también sube. El Cte del sustrato suele ser mucho más alto que el del cobre, lo que provoca problemas de interconexión cuando se calienta el pcb.

Características eléctricas:

Constante dieléctrica (e r o d k): considerar la constante dieléctrica del material es muy importante para considerar la integridad de la señal y la resistencia, que es un factor clave en el rendimiento eléctrico de alta frecuencia. La Er de la mayoría de los materiales de PCB está en el rango de 2,5 a 4,5.

Los valores de la tabla de datos solo se aplican a un porcentaje específico del contenido de resina en el material (generalmente 50%). El porcentaje real de resina en el núcleo o prepreg varía según la composición, por lo que DK también cambiará. El porcentaje y el grosor del cobre del blanco preimpregnado exprimido determinarán en última instancia la altura del medio. La constante dieléctrica generalmente disminuye con el aumento de la frecuencia.

Corte del ángulo de pérdida (tan isla ') o factor de pérdida (d f): la Corte del ángulo de pérdida o el factor de pérdida es la Corte del ángulo de fase entre la corriente de resistencia y la corriente reactiva en el dieléctrico. La pérdida dieléctrica aumenta con el aumento del valor de df. El bajo valor de D F producirá una base "rápida", mientras que la Asamblea de valores producirá una base "lenta". DF aumenta ligeramente con la frecuencia; Para los materiales de alta frecuencia con valores de DF muy bajos, su variación con la frecuencia es muy pequeña. Los valores oscilan entre 0001 y 0030.

Selección de materiales de pcb: categoría básica

Las categorías básicas de materiales de PCB incluyen:

Velocidad normal y pérdida

Velocidad media y pérdida

Alta velocidad y baja pérdida

Velocidad muy alta y pérdida muy baja (radiofrecuencia / microondas)

Velocidad normal y pérdida: el material de velocidad normal es el material de PCB más común - serie FR - 4. Su constante dieléctrica (dk) y su respuesta de frecuencia no son muy planas, y tienen una alta pérdida dieléctrica. Por lo tanto, su aplicabilidad se limita a varias aplicaciones digitales / analógicas de ghz. Un ejemplo de este material es Isola 370hr.

Velocidad media y pérdida: el material de velocidad media tiene una curva de respuesta d k y frecuencia más plana, y la pérdida dieléctrica es aproximadamente la mitad del material de velocidad normal. Estos son adecuados para frecuencias de hasta 10 ghz. Un ejemplo de este material es el nilco n7000 - 2 ht.

Alta velocidad y baja pérdida: estos materiales de fabricación de PCB también tienen curvas de respuesta de DK y frecuencia más planas y pérdidas dieléctrico más bajas. En comparación con otros materiales, también producen menos ruido eléctrico dañino. Un ejemplo de este material es Isola I - speed.