Rancangan Elektronik - Bagaimana ciri-ciri panas dan elektrik mempengaruhi reka PCB

Apabila memilih bahan PCB, penting untuk membuat pilihan yang betul untuk desain anda kerana bahan mempengaruhi prestasi umum. Memahami bagaimana ciri-ciri panas dan elektrik mempengaruhi rancangan anda sebelum memasuki tahap penghasilan boleh menyelamatkan anda masa dan wang sementara mencapai keputusan terbaik.

Pemilihan bahan PCB: pertimbangan untuk tumpukan

Pemilihan bahan PCB: pertimbangan elektrik dan penghasilan

Pemasangan PCB

Struktur stack PCB adalah untuk membina PCB berbilang-lapisan dalam urutan terus-menerus. Laminat ini terdiri dari inti magnetik, prepreg dan foil tembaga. Secara umum, tumpuan adalah simetrik. Lebar papan kebanyakan produk kurang dari 62 mils.

Bahan apa yang digunakan untuk papan sirkuit?

Pemilihan bahan PCB: pertimbangan elektrik dan penghasilan

Bahan PCB: foil, inti dan prepreg

Guna 3 item berikut untuk menghasilkan papan sirkuit cetak:

Prepreg: Bahan-tahap B, yang melekat dan membolehkan ikatan laminat atau foli berbeza

Fol tembaga: digunakan sebagai konduktor dalam PCB.

Laminat dari tembaga (Core): Laminated dan disembuhkan dengan prepreg dan foil tembaga.

Ciri-ciri asas bahan dielektrik

Kami tahu bahawa laminat PCB dibuat dari bahan dielektrik. Apabila memilih laminat, kita perlu mempertimbangkan karakteristik berbeza bahan dielektrik yang digunakan. mereka adalah:

Performasi panas Karakteristik elektrik

Suhu trangsi kaca (Tg) konstan dielektrik (Dk)

Suhu nyahkomposisi (Td) faktor kehilangan tangen atau kehilangan (Tan δ atau Df)

konduktiviti panas (k)

Koefisien Kembangan Terma (CTE)

Performasi panas:

Suhu pengalihan kaca (T g): Suhu pengalihan kaca atau T g ialah julat suhu di mana substrat berubah dari keadaan kaca, ketat ke keadaan lembut, yang boleh diformasi kerana rantai polimer menjadi lebih bergerak. Apabila bahan sejuk, cirinya akan kembali ke keadaan asalnya. T g dikatakan dalam darjah Celsius (°C).

Suhu penyahkomposisi (T d): Suhu penyahkomposisi atau T d ialah suhu di mana bahan PCB mengalami penyahkomposisi kimia (bahan kehilangan sekurang-kurangnya 5% daripada massa). Seperti T g, T d juga diekspresikan dalam darjah Celsius (°C).

konduktiviti panas (K): konduktiviti panas, atau k, adalah sifat bahan untuk melakukan panas; konduktiviti panas rendah bermakna pemindahan panas rendah, dan konduktiviti tinggi bermakna pemindahan panas tinggi. Kadar pemindahan panas diukur dalam watt per meter per darjah Celsius (W/M °C).

Coefficient of Thermal Expansion (CTE): Coefficient of thermal expansion or CTE is the expansion rate of the PCB material when heated. CTE diekspresikan dalam bahagian per juta (ppm) per darjah pemanasan Celsius. Apabila suhu bahan naik di atas T g, CTE juga naik. CTE substrat biasanya jauh lebih tinggi daripada tembaga, yang boleh menyebabkan masalah sambungan apabila PCB dipanas.

Ciri-ciri elektrik:

Konstant dielektrik (E r atau D k): Mempertimbangkan konstant dielektrik bahan adalah sangat penting untuk pertimbangan integriti isyarat dan impedance, yang merupakan faktor kunci dalam prestasi elektrik frekuensi tinggi. Er kebanyakan bahan PCB berada dalam julat 2.5 hingga 4.5.

Nilai dalam helaian data hanya sah untuk peratus kandungan resin spesifik (biasanya 50%) dalam bahan. Peratus resin sebenar dalam bahan utama atau prepreg berbeza dengan komposisi, jadi D k akan berbeza. Peratus tembaga dan tebal prepreg yang dipadam akan menentukan ketinggian media. konstan dielektrik biasanya menurun dengan frekuensi meningkat.

Tangen kehilangan (tan δ) atau faktor kehilangan (D f): Faktor kehilangan tangen atau kehilangan adalah tangen sudut fasa diantara arus resisten dan arus reaktif dalam dielektrik. Kehilangan dielektrik meningkat semasa nilai D f meningkat. Nilai rendah D f menghasilkan substrat "cepat", sementara nilai besar menghasilkan substrat "perlahan". D f meningkat sedikit dengan frekuensi; bagi bahan-bahan frekuensi tinggi dengan nilai f D yang sangat rendah, perubahan dengan frekuensi sangat kecil. Julat nilai adalah dari 0.001 hingga 0.030.

Pemilihan bahan PCB: kategori asas

Kategori bahan asas PCB adalah:

Kelajuan dan kehilangan normal

Kelajuan dan kehilangan moderat

Kelajuan tinggi dan kehilangan rendah

Kelajuan yang sangat tinggi dan kehilangan yang sangat rendah (RF/Microwave)

Kelajuan dan kehilangan biasa: Bahan kelajuan biasa adalah bahan PCB yang paling biasa-FR-4 series. Permanen dielektrik (D k) dan respon frekuensi mereka tidak terlalu rata, dan mereka mempunyai kehilangan dielektrik yang lebih tinggi. Oleh itu, kemampuan mereka terhad kepada beberapa aplikasi digital/analog GHz. Contoh bahan ini adalah Isola 370HR.

Kelajuan dan kehilangan pertengahan: Bahan kelajuan pertengahan mempunyai lengkung balas frekuensi D k lebih rendah, dan kehilangan dielektrik adalah kira-kira separuh dari bahan kelajuan normal. Ini sesuai untuk hingga ~10GHz. Contoh bahan ini adalah Nelco N7000-2 HT.

Kelajuan tinggi dan kehilangan rendah: Bahan-bahan penghasilan PCB ini juga mempunyai lengkung tindak balas frekuensi dan kehilangan dielektrik rendah. Berbanding dengan bahan lain, ia juga menghasilkan suara elektrik yang kurang berbahaya. Contoh bahan ini adalah Isola I-Speed.