Дизайн PCB - Как тепловые и электрические характеристики влияют на дизайн PCB

При выборе материала PCB важно сделать правильный выбор для вашего дизайна, поскольку материал влияет на общую производительность. Понимание того, как тепловые и электрические характеристики влияют на ваш дизайн, прежде чем перейти на стадию производства, может сэкономить время и деньги при достижении наилучших результатов.

Выбор материала PCB: меры предосторожности

Выбор материалов PCB: электрические и производственные соображения

Пакет PCB

Структура стека PCB представляет собой многослойную сборку PCB в непрерывном порядке. Этот слой состоит из магнитного сердечника, предварительно пропитанного материала и медной фольги. Как правило, стеки симметричны. Толщина пластины большинства изделий составляет менее 62 метров.

Какие материалы используются в монтажных платах?

Выбор материалов PCB: электрические и производственные соображения

Материалы PCB: фольга, сердечники и предварительно пропитанные материалы

Для изготовления печатных плат используются следующие три проекта:

Предпропитанный материал: материал класса B, который имеет вязкость и может склеивать различные слои пластин или фольги

Медная фольга: используется в качестве проводника в печатных платах.

Пластина с медным покрытием (сердечник): ламинирование и отверждение с помощью предварительно пропитанного материала и медной фольги.

Основные характеристики диэлектрического материала

Мы знаем, что ламинат PCB изготовлен из диэлектрических материалов. При выборе ламината необходимо учитывать различные свойства используемого диэлектрического материала. Это:

электрическая характеристика

Температура преобразования стеклования (Tg) диэлектрическая константа (Dk)

Температура разложения (Td) потеря тангенса или коэффициента потерь (Tan Island или Df)

Коэффициент теплопроводности (k)

Коэффициент теплового расширения (CTE)

Тепловые свойства:

Температура преобразования стеклования (Тг): По мере того, как полимерная цепь становится более подвижной, температура преобразования стеклования или Тг представляет собой температурный диапазон, в котором основание переходит из стеклянного, жесткого состояния в мягкое, деформируемое состояние. Когда материал охлаждается, его свойства возвращаются в исходное состояние. Т g выражается в градусах Цельсия (°C).

Температура разложения (T d): Температура разложения или T d - это температура, при которой материал ПХБ подвергается химическому разложению (материал теряет не менее 5% массы). Как и Tg, Td также выражается в градусах Цельсия (°C).

Теплопроводность (K): теплопроводность, или K, является характеристикой теплопроводности материала; Низкая теплопроводность означает низкую теплопередачу, в то время как высокая теплопроводность означает высокую теплопередачу. Скорость передачи тепла измеряется в Вт / м / °C (W / M°C).

Коэффициент теплового расширения (CTE): Коэффициент теплового расширения или CTE - это скорость расширения материала PCB при нагревании. CTE выражается в одной миллионной части (ppm) на один нагретый градус Цельсия. Когда температура материала поднимается выше Тг, CTE также увеличивается. CTE в базовых пластинах, как правило, намного выше, чем CTE в меди, и когда PCB нагревается, это вызывает проблемы с соединением.

Электрические характеристики:

Диэлектрическая константа (E r или D k): Рассмотрение диэлектрической константы материала важно для учета целостности сигнала и сопротивления, что является ключевым фактором в электрических свойствах высоких частот. Эр большинства материалов PCB находится в диапазоне от 2,5 до 4,5.

Значения в таблице данных относятся только к конкретному (обычно 50%) проценту содержания смолы в материале. Фактический процент смолы в сердечнике или предварительно пропитанном материале меняется в зависимости от состава, поэтому Dk также меняется. Процент и толщина меди в заготовке, предварительно пропитанной экструзией, будут в конечном итоге определять высоту среды. Диэлектрическая постоянная обычно уменьшается с увеличением частоты.

тангенс угла потерь (tan Islaneneneer) или коэффициент потерь (D f): тангенс угла потерь или коэффициент потерь - это тангенс угла фазы между током сопротивления и реактивным током в диэлектрике. Диэлектрические потери увеличиваются с увеличением значения Df. Низкое значение D f создает « быстрый» базис, в то время как Ассамблея значений генерирует « медленный» базис. DF немного увеличивается с частотой; Для высокочастотных материалов с очень низким значением Df изменения частоты очень малы. Это значение варьируется от 0001 до 0030.

Выбор материала PCB: основные категории

Основные категории материалов PCB включают:

Нормальная скорость и потери

Средняя скорость и потери

Высокоскоростные низкие потери

Очень высокие скорости и очень низкие потери (радиочастоты / микроволны)

Нормальная скорость и потери: Материал нормальной скорости является наиболее распространенным материалом PCB серии - FR - 4. Их диэлектрическая константа (Dk) и частотная реакция не очень плоские, и они имеют более высокие диэлектрические потери. Таким образом, их применимость ограничивается несколькими цифровыми / аналоговыми приложениями ГГц. Примером такого материала является Isola 370HR.

Средняя скорость и потери: Материалы со средней скоростью имеют более плоские кривые Dk и частотной реакции, диэлектрические потери составляют около половины материала с нормальной скоростью. Это относится к частотам до ~ 10 ГГц. Примером такого материала является Nelco N7000 - 2 HT.

Высокоскоростные и низкие потери: эти производственные материалы PCB также имеют более плоские кривые DK и частотной реакции, а также низкие диэлектрические потери. Они также производят меньше вредного электрического шума, чем другие материалы. Примером этого материала является Isola I - Speed.