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La selección de materiales de PCB es el primer paso en el proceso de diseño de pcb. Es importante elegir el material adecuado para su diseño, ya que afectará el rendimiento general de la placa de circuito.
Hay muchos factores a tener en cuenta antes de que comience la elección. Asegúrese de que la propiedad del material cumpla con los requisitos específicos de su placa de circuito y la aplicación final.
Uno de los principales problemas que enfrentamos al fabricar PCB es que los diseñadores a menudo dependen demasiado de las hojas de datos de materiales. La hoja de datos proporciona al diseñador una descripción completa de la propiedad eléctrica del material. Sin embargo, las tablas de datos no son suficientes al considerar los diversos problemas de fabricación del mundo real, y los problemas de producción del mundo real son importantes porque afectan la producción y los costos.
En este blog, nos centraremos en los siguientes puntos:
Materiales de placas de circuito impreso:
Materiales de pcb: laminados recubiertos de cobre
Fabricación de placas de circuito impreso utilizando los siguientes 3 artículos:
Prepreg: material de clase b, pegajoso y capaz de unir diferentes laminados o láminas.
Lámina de cobre: rastro conductor en el pcb.
Laminados recubiertos de cobre (núcleo): laminados y solidificados a través de preimpregnados y láminas de cobre.
Materiales de pcb: láminas, núcleos y preimpregnados
¿¿ cómo elegir un laminado de pcb?
El laminado de PCB está hecho de material dieléctrico. Al elegir el laminado de pcb, necesitamos considerar algunas características clave del material dieléctrico utilizado. Estos atributos incluyen:
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)
Temperatura de transición vítrea (tg): a medida que la cadena de polímeros se vuelve más fácil de mover, el sustrato de PCB cambia de un Estado vítreo, rígido a una temperatura suave y deformable. Tg se expresa en grados centígrados.
Temperatura de transición vítrea (tg)
370 recursos humanos
180 ° C
Rogers 4350b 280 ° C
Temperatura de descomposición (td): temperatura a la que se produce la descomposición química del material. Unidad del sistema de unidades internacionales: grados centígrados.
Temperatura de descomposición (td)
370 recursos humanos
340 grados centígrados
Rogers 4350b 390 ° C
Conductividad térmica (k): conductividad térmica del material; Una baja conductividad térmica significa una baja transferencia de calor, mientras que una alta conductividad eléctrica significa una alta transferencia de calor. Sistema de unidades internacionales: vatio / metro - kelvin.
Conductividad térmica (k)
370 recursos humanos
0,4 W / M
Rogers 4350b 0,69 W / M
Coeficiente de expansión térmica (cte): la tasa de expansión de los materiales de PCB al calentarse. El Cte se expresa en una millonésima parte (ppm) por grado centígrado de calentamiento. Unidades unitarias internacionales: ppm / ° c.
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.
Los Cte de los ejes X e y suelen ser tan bajos como unos 10 a 20 ppm por centígrado. Esto se debe generalmente a que el vidrio tejido limita el material en las direcciones X e Y. Incluso si la temperatura del material aumenta por encima de tg, el CTE no cambiará mucho. Por lo tanto, el material debe desplegarse en la dirección Z.
El Cte a lo largo del eje Z debe ser lo más bajo posible; El objetivo es estar por debajo de 70 ppm por centígrado, lo que aumentará a medida que el material supere el tg.
La expansión del material se mide a través del coeficiente de expansión térmica (cte). Esta imagen muestra el CTE en la dirección Z. Para obtener más información sobre las consideraciones térmicas de los materiales de pcb, lea nuestro artículo sobre cuáles son los análisis térmicos en los componentes de pcb.
Coeficiente de expansión térmica (cte)
370 recursos humanos
X 13 ppm / ° C
Y 14 ppm / ° C
Z 45 ppm / ° C
Rogers 4350b x 10 ppm / ° C
Y 12 ppm / ° C
Z 32 ppm / ° C
Permitividad (dk) o permeabilidad relativa (er): la relación entre la Permitividad del material y la Permitividad del espacio libre (es decir, vacío). También se llama penetración relativa.
La hoja de datos se aplica a un porcentaje específico de 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 será diferente. El porcentaje de cobre y el grosor del preimpregnado exprimido determinarán en última instancia la altura del medio.
La Er de la mayoría de los materiales de PCB utilizados oscila entre 2,5 y 4,5. En algunas aplicaciones de microondas también se utilizan materiales con valores de Er más altos. Suele disminuir a medida que aumenta la frecuencia.
Constante dieléctrica (dk) o permeabilidad relativa (er)
370 recursos humanos
3,92 a 50% de resina
Rogers 4350b 3,48
Corte del ángulo de pérdida (tan isla ') o factor de pérdida (df): 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. Los valores bajos de DF conducen a un sustrato "rápido", mientras que los grandes valores conducen a un sustrato "lento". 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.
Pérdida de 10 GHz 370 recursos humanos 00250 Rogers 4350b 00037
Pérdida de señal y frecuencia de trabajo
La pérdida de señal incluye la pérdida dieléctrica y la pérdida de cobre.
La pérdida dieléctrica forma parte de la pérdida total de señal: el material dieléctrico está compuesto por moléculas polarizadas. Estas moléculas vibran en campos eléctricos generados por señales variables en el tiempo en la trayectoria de la señal. Esto calienta el material dieléctrico y provoca una pérdida dieléctrica como parte de la pérdida de señal. La pérdida de señal aumenta con el aumento de la frecuencia. Esta pérdida se puede minimizar utilizando materiales con menor coeficiente de disipación. Comprender el rendimiento de la señal de los rastros de PCB
