Rancangan Elektronik - Tentang bahan PCB dan laminat yang digunakan dalam penghasilan

Pemilihan bahan PCB adalah langkah pertama dalam proses reka PCB. Pilih bahan yang betul untuk desain anda adalah sangat penting kerana ia mempengaruhi prestasi keseluruhan papan sirkuit.

Sebelum memilih untuk memulakan, terdapat banyak faktor untuk dipertimbangkan. Pastikan ciri-ciri bahan memenuhi keperluan papan khusus anda dan aplikasi akhir.

Salah satu masalah utama yang kita hadapi semasa memproduksi PCB ialah perancang sering bergantung terlalu banyak pada lembaran data bahan. Helaian data menyediakan perancang dengan keterangan komprensif ciri-ciri elektrik bahan ini. Namun, apabila mempertimbangkan pelbagai isu penghasilan dunia nyata, helaian data tidak cukup, dan isu penghasilan dunia nyata penting kerana ia mempengaruhi output dan kos.

Dalam post blog ini, kita akan fokus pada titik berikut:

Bahan papan sirkuit dicetak:

Material PCB: laminat lapisan tembaga

Guna 3 item berikut untuk menghasilkan papan sirkuit cetak:

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

Fol tembaga: jejak konduktif pada PCB.

Laminat (bahan-bahan utama): Laminat dan sembuh dengan prepreg dan foil tembaga.

Bahan PCB: foil, inti dan prepreg

Bagaimana untuk memilih laminat PCB?

Laminat PCB dibuat dari bahan dielektrik. Apabila memilih laminat PCB, kita perlu mempertimbangkan beberapa ciri-ciri kunci bahan dielektrik yang digunakan. Atribut ini termasuk:

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)

Suhu pengalihan kaca (Tg): Sebagaimana rantai polimer menjadi lebih mudah untuk bergerak, suhu di mana substrat PCB berubah dari keadaan kaca, ketat ke keadaan lembut dan tidak boleh membentuk. Tg diekspresikan dalam darjah Celsius (ºC).

Suhu transisi kaca (Tg)

370 Sumber Manusia

180°C

Rogers 4350B 280°C

Suhu penghapusan (Td): Suhu di mana bahan mengalami penghapusan kimia. Unit SI: Celsius.

Suhu penyahkomposisi (Td)

370 Sumber Manusia

340°C

Rogers 4350B 390°C

konduktiviti panas (k): ciri-ciri bahan untuk melakukan panas; konduktiviti panas rendah bermakna pemindahan panas rendah, dan konduktiviti tinggi bermakna pemindahan panas tinggi. Unit SI: Watt/meter Kelvin.

konduktiviti panas (k)

370 Sumber Manusia

0.4 W/m

Rogers 4350B 0.69 W/m

Koefisien Pembangunan Terma (CTE): Kadar pembangunan bahan PCB bila dihangatkan. CTE diekspresikan dalam bahagian per juta (ppm) per darjah pemanasan Celsius. Unit SI: PPM/°C.

Apabila suhu bahan meningkat di atas Tg, CTE juga meningkat.

CTE substrat biasanya jauh lebih tinggi daripada tembaga, yang boleh menyebabkan masalah sambungan apabila PCB dipanas.

CTE bagi paksi X dan Y biasanya rendah-kira 10 hingga 20 ppm per darjah Celsius. Ini biasanya disebabkan kaca yang mengawal bahan dalam arah X dan Y. Walaupun suhu bahan meningkat di atas Tg, CTE tidak akan berubah banyak. Jadi bahan mesti mengembangkan dalam arah Z.

CTE sepanjang paksi Z sepatutnya rendah mungkin; tujuan ialah kurang dari 70 ppm per darjah Celsius, yang akan meningkat kerana bahan melebihi Tg.

Kembangan bahan diukur oleh koeficien kembangan panas (CTE). Figur ini menunjukkan CTE dalam arah Z. Untuk belajar lebih mengenai pertimbangan panas bahan PCB, sila baca artikel kami Apa yang analisis panas dalam kumpulan PCB

Koefisien Kembangan Terma (CTE)

370 Sumber Manusia

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

Keizinan (Dk) atau Keizinan Relatif (Er): Nisbah kebenaran bahan kepada kebenaran ruang bebas (ie, vakum). Ia juga dipanggil permeabiliti relatif.

Helaian data berlaku pada peratus kandungan resin spesifik (biasanya 50%) dalam bahan. Peratus resin sebenar dalam bahan utama atau prepreg berbeza dari komposisi ke komposisi, jadi Dk akan berbeza. Peratus tembaga dan tebal prepreg yang dipadam akan menentukan ketinggian medium.

Kebanyakan bahan PCB yang digunakan mempunyai Er dalam julat antara 2.5 dan 4.5. Dalam aplikasi mikrogelombang tertentu, bahan dengan nilai Er yang lebih tinggi juga digunakan. Ia biasanya menurun semasa frekuensi meningkat.

Permanen dielektik (Dk) atau keterbatasan relatif (Er)

370 Sumber Manusia

kandungan resin 3.92 @50%

Rogers 4350B 3.48

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

Kehilangan tangen pada 10 GHz 370 Sumber Manusia 0.0250 Rogers 4350B 0.0037

Kehilangan isyarat dan frekuensi operasi

Kehilangan isyarat termasuk kehilangan dielektrik dan kehilangan tembaga.

Kehilangan dielektrik adalah sebahagian dari keseluruhan kehilangan isyarat: bahan dielektrik terdiri dari molekul polarizasi. Molekul-molekul ini bergetar dalam medan elektrik yang dicipta oleh isyarat berbeza masa pada trajektori isyarat. Ini memanaskan bahan dielektrik dan menyebabkan kehilangan dielektrik sebagai sebahagian dari kehilangan isyarat. Kehilangan isyarat meningkat dengan frekuensi. Kehilangan ini boleh dikurangkan dengan menggunakan bahan dengan faktor penyebaran yang lebih rendah. Untuk memahami prestasi isyarat jejak PCB