Conception électronique - À propos des matériaux PCB et des stratifiés utilisés dans la fabrication

Le choix des matériaux de PCB est la première étape du processus de conception de PCB. Il est important de choisir le bon matériau pour votre conception, car il affecte les performances globales de la carte.

Il y a beaucoup de facteurs à considérer avant de choisir de commencer. Assurez - vous que les propriétés du matériau correspondent à vos exigences spécifiques en matière de plaques et à votre application finale.

L'un des principaux problèmes auxquels nous sommes confrontés lors de la fabrication de BPC est que les concepteurs sont souvent trop dépendants des fiches de données des matériaux. Cette fiche technique fournit au concepteur une description complète des caractéristiques électriques du matériau. Cependant, les tableaux de données ne suffisent pas lorsque l'on considère les différents problèmes de fabrication du monde réel, qui sont importants car ils influent sur le rendement et les coûts.

Dans ce billet de blog, nous nous concentrerons sur les points suivants:

Matériel de carte de circuit imprimé:

Matériel de PCB: plaqué de cuivre

Fabrication de cartes de circuits imprimés en utilisant les 3 éléments suivants:

Pré - imprégné: matériau de classe B, adhésif, peut coller différents stratifiés ou feuilles.

Feuille de cuivre: piste conductrice sur une carte de circuit imprimé.

Stratifié de cuivre (noyau): stratifié et solidifié par préimprégné et feuille de cuivre.

Matériel de PCB: feuille, noyau et préimprégné

Comment choisir un stratifié PCB?

Le stratifié PCB est fait de matériaux diélectriques. Lors du choix d'un stratifié PCB, nous devons tenir compte de certaines caractéristiques clés des matériaux diélectriques utilisés. Ces propriétés comprennent:

Propriétés thermiques Caractéristiques électriques

Température de transition vitreuse (Tg) constante diélectrique (DK)

Température de décomposition (TD) Perte de tangente ou coefficient de perte (île de Tan ou DF)

Conductivité thermique (k)

Coefficient de dilatation thermique

Température de transition vitreuse (Tg): température à laquelle le substrat PCB passe de l'état vitreux, rigide, à l'état ramolli, déformable, à mesure que les chaînes de polymère deviennent plus faciles à déplacer. TG est exprimé en degrés Celsius.

Température de transition vitreuse (Tg)

370 ressources humaines

180°C

Rogers 4350b 280 °C

Température de décomposition (TD): température à laquelle le matériau subit une Décomposition chimique. Système international d'unités: degrés Celsius.

Température de décomposition (TD)

370 ressources humaines

340 degrés Celsius

Rogers 4350b 390 °C

Conductivité thermique (k): caractéristique de conductivité thermique du matériau; Une faible conductivité thermique signifie un faible transfert de chaleur, tandis qu'une conductivité électrique élevée signifie un transfert de chaleur élevé. Système international d'unités: Watts par mètre - kelvin.

Conductivité thermique (k)

370 ressources humaines

0,4 Watt / mètre

Rogers 4350b 0,69 watts / mètre

Coefficient de dilatation thermique (CTE): le taux de dilatation d'un matériau PCB lorsqu'il est soumis à la chaleur. Le cte est exprimé en parties par million (PPM) par degré Celsius chauffé. Si: PPM / °C.

Lorsque la température du matériau dépasse TG, le CTE augmente également.

Le cte du substrat est généralement beaucoup plus élevé que celui du cuivre, ce qui entraîne des problèmes d'interconnexion lorsque le PCB est chauffé.

Le cte pour les axes X et y est généralement aussi bas qu'environ 10 à 20 ppm par degré Celsius. Ceci est généralement dû au fait que le verre tissé limite le matériau dans les directions x et Y. Même si la température du matériau dépasse TG, le CTE ne change pas beaucoup. Le matériau doit donc se dérouler dans la direction Z.

Cte le long de l'axe Z doit être aussi bas que possible; L'objectif est inférieur à 70 ppm par degré Celsius, ce qui augmentera à mesure que le matériau dépassera la TG.

La dilatation du matériau est mesurée par le coefficient de dilatation thermique (CTE). Cette figure montre le CTE dans la direction Z. Pour en savoir plus sur les considérations thermiques des matériaux de PCB, lisez notre article qu'est - ce que l'analyse thermique dans l'assemblage de PCB?

Coefficient de dilatation thermique

370 ressources humaines

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

Constante diélectrique (DK) ou Perméabilité magnétique relative (ER): rapport de la constante diélectrique du matériau à celle de l'espace libre, c'est - à - dire du vide. On l'appelle aussi perméabilité relative.

La fiche technique s'applique à un pourcentage spécifique (généralement 50%) de la teneur en résine du matériau. Le pourcentage réel de résine dans le noyau ou l'ébauche préimprégnée varie en fonction de la composition, de sorte que DK varie. Le pourcentage de cuivre et l'épaisseur de l'ébauche préimprégnée extrudée détermineront finalement la hauteur du milieu.

La plupart des matériaux PCB utilisés ont un er compris entre 2,5 et 4,5. Dans certaines applications micro - ondes, on utilise également des matériaux présentant des valeurs er plus élevées. Il diminue généralement avec l'augmentation de la fréquence.

Constante diélectrique (DK) ou Perméabilité magnétique relative (ER)

370 ressources humaines

3,92 à 50% de résine

Rogers 4350 av. J. - C. B 3,48

Tangente d'angle de perte (Tan isla´) ou facteur de perte (DF): la tangente d'angle de perte ou facteur de perte est la tangente d'angle de phase entre le courant résistif et le courant réactif dans un diélectrique. Les pertes diélectriques augmentent avec la valeur de DF. Une valeur de DF faible conduit à un substrat "rapide", tandis qu'une valeur élevée conduit à un substrat "lent". DF augmente légèrement avec la fréquence; Elle varie très peu en fonction de la fréquence pour un matériau haute fréquence dont la valeur DF est très faible. Cette valeur varie de 0001 à 0030.

Tangente de perte à 10 GHz 370 ressources humaines 00250 Rogers 4350b 00037

Perte de signal et fréquence de fonctionnement

Les pertes de signal comprennent les pertes diélectriques et les pertes de cuivre.

Les pertes diélectriques font partie des pertes totales de signal: un matériau diélectrique est constitué de molécules polarisantes. Ces molécules vibrent dans le champ électrique généré par le signal variable dans le temps sur la trajectoire du signal. Cela chauffe le matériau diélectrique et entraîne des pertes diélectriques dans le cadre des pertes de signal. Les pertes de signal augmentent avec la fréquence. Cette perte peut être minimisée par l'utilisation de matériaux ayant un facteur de dissipation plus faible. Comprendre les performances du signal des traces PCB