Preimpregnado, abreviatura de fibras compuestas preimpregnadas, Es un material esencial en la fabricación de placa de circuito impreso multicapas. sin embargo, A menudo se pasa por alto en comparación con otros más visibles. componentes de PCB como rastros de cobre y máscara de soldadura. Este artículo levantará el velo sobre esta parte vital de la construcción de tableros multicapa.. Exploraremos qué es el preimpregnado, como está hecho, propiedades clave del material, tipos comunes, consideraciones de espesor, y más. Siga leyendo para comprender mejor el preimpregnado de PCB!
¿Qué es el preimpregnado en los PCB??
El preimpregnado consiste en una tela delgada de fibra de vidrio que ha sido preimpregnada con un sistema de resina epoxi especialmente formulado.. La resina se cura parcialmente para formar una sustancia pegajosa., material de lámina sólida llamado preimpregnado de etapa B. Esto permite que la resina fluya y se adhiera cuando se lamina., sin estar completamente curado y solido. Las láminas preimpregnadas se apilan alternando con capas de láminas de cobre.. La capa multicapa se lamina bajo calor y presión., haciendo que la resina preimpregnada fluya y una las capas en un tablero laminado sólido. El preimpregnado proporciona excelentes propiedades dieléctricas y adhesión entre capas de circuitos.. Y porque el preimpregnado tiene un espesor preciso, Permite PCB con distancias de capas dieléctricas estrictamente controladas..
¿Cómo se fabrican los prepregs??
- Seleccionar y preparar el material de refuerzo.: El refuerzo suele ser una estera o tela de fibra de vidrio tejida.. Es necesario limpiarlo y prepararlo para asegurar una adecuada adhesión e impregnación con resina..
- Mezclando el sistema de resina: El sistema de resina normalmente consiste en una resina epoxi., agentes de curado, catalizadores, retardantes de llama, y otros aditivos. Estos componentes se miden y mezclan completamente..
- Impregnando el refuerzo: La mezcla de resina se utiliza para impregnar el refuerzo de vidrio tejido., normalmente sumergiendo la tela en la resina o utilizando un proceso como el recubrimiento termofusible. Esto permite que la resina penetre completamente en el tejido..
- Curado parcial: Luego, el material impregnado pasa por una etapa de curado parcial., a menudo usando calor. Esta etapa b de la resina., lo que significa que no está completamente curado pero está pegajoso, de Estado sólido.
- Tratando: El preimpregnado puede someterse a tratamientos adicionales, como presionar para lograr un espesor constante o agregar películas protectoras..
- embalaje: El preimpregnado generalmente se coloca en capas entre películas o papeles de liberación., y se puede cortar en hojas o rollos. Esto protege el material y facilita su manipulación..
- Almacenamiento: Los prepregs se almacenan congelados o refrigerados para evitar un curado adicional antes de su uso en Fabricación de PCB. Esto mantiene su vida útil..
- Utilizar: Cuando esté listo para la fabricación de PCB, las capas preimpregnadas se descongelan, laminado con láminas de cobre, y completamente curado bajo calor y presión..
Propiedades de materiales preimpregnados de PCB
Los materiales preimpregnados tienen varias propiedades que determinan su rendimiento y aplicabilidad.:
Sistema de resina – La formulación epoxi controla características clave como la resina Tg., constante dieléctrica/pérdida, estabilidad térmica, absorción de humedad, y eje Z CTE. Los sistemas populares incluyen FR-4, Tg alta, y libre de halógenos.
Tejido de fibra de vidrio – Estándar 106 y 7628 Los estilos de vidrio proporcionan el mejor equilibrio de propiedades.. Los tejidos más apretados mejoran el rendimiento del punzonado pero reducen la carga de resina.
Contenido de resina – Normalmente en el 45-55% rango. Un mayor contenido de resina proporciona un mejor llenado pero aumenta la constante dieléctrica. Un menor contenido de resina ayuda al punzonado..
Tamaño y carga de partículas de relleno. – Los rellenos como la sílice reducen el CTE pero aumentan la constante dieléctrica y la pérdida.. Las partículas más grandes mejoran el flujo de laminación mientras que las más pequeñas reducen las consecuencias del relleno..
Cubrir y pegar – Propiedades controlables que determinan el manejo de preimpregnados y el registro de capa a capa..
Flujo/llenado – La viscosidad de la masa fundida durante la laminación afecta el rendimiento del llenado., especialmente en rasgos finos.
Tipos de preimpregnados de PCB
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Preimpregnado FR4
FR-4 es el estándar, Material preimpregnado de uso general utilizado para la mayoría de la fabricación de PCB.. Emplea una resina epoxi bromada reforzada con fibra de vidrio tejida que ofrece un buen equilibrio entre facilidad de procesamiento., estabilidad dimensional, rendimiento térmico, propiedades dielectricas, y costo. El preimpregnado FR-4 tiene una temperatura de transición vítrea típica en el rango de 130-140 °C..
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Preimpregnado de alta Tg
El preimpregnado de alta Tg utiliza sistemas de resina epoxi especializados para lograr temperaturas de transición vítrea de 170 °C o más., Satisfacer las demandas de los PCB de alta confiabilidad utilizados en el sector aeroespacial., defensa, y otros ambientes extremos. Las resinas altamente estables térmicamente resisten la soldadura., recocido, y otros procesos hasta 230-290°C. Los preimpregnados de alta Tg proporcionan un rendimiento térmico y mecánico mejorado pero a un costo mayor que el FR-4 estándar..
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Prepreg libre de halógenos
Los preimpregnados sin halógenos utilizan sistemas de resina que no contienen bromo ni otros halógenos que pueden generar subproductos peligrosos cuando se queman.. Los sistemas de resina libres de halógenos populares incluyen bismaleimida triazina (BT) epoxy, éster de cianato, y epoxi modificado. Los preimpregnados sin halógenos brindan beneficios ambientales pero también un costo más alto y un procesamiento más complejo en comparación con el FR-4 estándar..
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Preimpregnado de alta velocidad
El preimpregnado de alta velocidad utiliza sistemas de resina diseñados para lograr propiedades dieléctricas estables y bajas pérdidas dieléctricas para un rendimiento confiable de alta frecuencia.. Los sistemas de resina comunes incluyen éter de polifenileno. (EPP) mezclas y fluoropolímeros que obtienen constantes dieléctricas bajo 3.5. El preimpregnado de alta velocidad permite diseños de PCB para RF, microonda, alta velocidad de datos, y otras aplicaciones exigentes.
Cómo elegir lo correcto tarjeta de circuito impreso Material preimpregnado?
Con tantas opciones de preimpregnados, Es vital hacer coincidir las propiedades del material con los requisitos de la aplicación.:
Integridad de la señal – Los preimpregnados Low Dk y Df permitirán señales de mayor velocidad con pérdida y dispersión reducidas.. Asegúrese de que la tolerancia de impedancia esté dentro de las especificaciones..
Gestión Térmica – Si se necesita una alta estabilidad térmica, Elija un preimpregnado con un sistema de resina de alta Tg. Esto permite un ensamblaje sin plomo y confiabilidad bajo ciclos de temperatura..
Ambiente – Los preimpregnados sin halógenos previenen las emisiones de sustancias peligrosas como las dioxinas cuando se queman, pero cuestan más que el FR-4 estándar..
Acumulación – El preimpregnado más delgado permite trazas y vías verticales más ajustadas. Estándar 106 El vidrio funciona bien mientras está más apretado. 7628 Los tejidos pueden ayudar con geometrías muy finas..
CTE – Agregar más capas tensiona el revestimiento a través de los agujeros, Por lo tanto, el preimpregnado de CTE más bajo ayuda a prevenir el agrietamiento del barril.. Esto se equilibra con una constante dieléctrica aumentada..
Costo – Mientras que otros preimpregnados ofrecen lo último en rendimiento, El FR-4 estándar será completamente adecuado para muchas aplicaciones a un costo menor..
Espesor del preimpregnado de PCB y su impacto
Los espesores de los preimpregnados suelen oscilar entre 0.002 pulgadas (2 mils) hasta 0.025 pulgadas (25 mils). La tendencia ha sido hacia materiales más finos para permitir líneas y espacios más finos., vías más pequeñas, y un control de impedancia más estricto. Algunos impactos clave del espesor del preimpregnado:
Los dieléctricos más delgados permiten geometrías de enrutamiento más ajustadas. 0.002El preimpregnado permite 2/2 línea/espacio versus 4/4 con material de 0.004”.
Los dieléctricos más delgados reducen la pérdida de señal., pero la confiabilidad de la microvía puede volverse problemática por debajo de 0.003”.
Estándar 0.014”-0.020Los preimpregnados funcionan bien para un amplio control de impedancia y aislamiento de alto voltaje..
Los preimpregnados más gruesos por encima de 0,020” proporcionan un mayor voltaje de ruptura a través de espacios más amplios.. Permite un uso moderado de capas intermedias más costosas.
En resumen, El espesor del preimpregnado ejerce compensaciones entre el costo, geometrías de diseño, y rendimiento eléctrico. Como siempre, Elija el espesor de preimpregnado apropiado para cada aplicación específica en lugar de hacerlo arbitrariamente..
Conclusión
Los materiales preimpregnados son una parte compleja pero crítica del Diseño de PCB y proceso de fabricación. Como hemos explorado, factores como el tipo de resina, estilo de fibra de vidrio, retardantes de llama, y más, todos contribuyen a la electricidad del preimpregnado., mecánico, y propiedades térmicas. Si bien puede parecer un material negro opaco, La selección inteligente de preimpregnados permite a los ingenieros marcar apilamientos de PCB para un rendimiento óptimo..
La variedad de tipos de preimpregnados disponibles es enorme, por lo que colaborar con socios de fabricación experimentados es invaluable. MOKO Technology tiene la experiencia para guiar a los clientes en la elección del preimpregnado adecuado para optimizar las acumulaciones.. Póngase en contacto con nosotros hoy para aprovechar más conocimientos preimpregnados.
