El material dieléctrico de PCB se refiere al material que no es conductor por naturaleza., Es muy importante en la formación de las placas de circuito impreso.. Estos materiales actúan como aislantes y barreras entre las capas conductoras para evitar conexiones directas y mantener las señales claras.. A medida que aumentaba el nivel de integración, La decisión del material dieléctrico utilizado en las placas de circuito impreso es crucial para alcanzar un rendimiento satisfactorio en aplicaciones críticas.. En este blog, discutiremos sobre 4 Materiales dieléctricos de PCB de uso común y algunos consejos sobre cómo seleccionar el mejor.. Empecemos por su definición..
¿Qué son los materiales dieléctricos??
Los dieléctricos son materiales que no ofrecen conductividad y tienen la capacidad de retener cargas eléctricas e impedir su flujo a través del material.. Dos propiedades distinguen a estos materiales.: Uno es la constante dieléctrica, que indica qué tan bien los materiales pueden almacenar y transferir energía eléctrica. El otro es factor de disipación, que mide la mala capacidad de los materiales para almacenar energía eléctrica. Se utiliza un material dieléctrico en los PCB entre las pistas conductoras y los lugares para el aislamiento eléctrico para que no se produzcan cortocircuitos ni interferencias de señal.. Los materiales dieléctricos utilizados en la placa permiten la capacitancia de la placa y esto es esencial en circuitos de alta frecuencia y "alta velocidad".. Sus valores afectan la electricidad., térmico, y rendimiento mecánico de la PCB, incluida la constante dieléctrica, conductividad térmica, y resistencia mecánica del material..
Tipos de materiales dieléctricos de PCB
FR-4 (Retardante de llama 4)
FR-4 (Retardante de llama 4) Es uno de los materiales dieléctricos más populares para fabricar placas de circuito.. Es un material compuesto FC que está hecho de fibra de vidrio reforzada y aglutinante de resina epoxi.. FR-4 tiene buena resistividad eléctrica, propiedades mecánicas, y resistencia al fuego, por lo tanto, se puede utilizar en numerosas aplicaciones. sin embargo, sus aplicaciones están algo restringidas en sistemas de alta frecuencia y alta velocidad porque la constante dieléctrica de fr4 es comparativamente alta.
Otras lecturas: Una guía completa sobre la conductividad térmica FR4
CEM-1, CEM-2 y CEM-3
CEM-1, CEM-2, y CEM-3 son materiales dieléctricos compuestos rellenos de cerámica., ampliamente utilizado en alta frecuencia y PCB de alta velocidad. Estos materiales tienen una constante dieléctrica y un factor de disipación más bajos que el FR-4, lo que hace que las pérdidas y la degradación de la señal sean menores.. También muestran grandes coeficientes térmicos., que ayudan en la gestión del calor generado dentro del sistema.. sin embargo, Estos materiales suelen ser costosos y requieren procesos de fabricación especializados..
Politetrafluoroetileno (PTFE)
Politetrafluoroetileno (PTFE) Es un material de fluoropolímero que tiene propiedades eléctricas como constante dieléctrica y factor de disipación.. Los materiales dieléctricos fabricados con polímero PTFE son ideales para circuitos de alta frecuencia y transmisión de señales de microondas., y circuitos que van a ser utilizados en ambientes químicamente agresivos y a altas temperaturas. sin embargo, Pueden costar más y tener características mecánicas muy restrictivas en comparación con otros materiales..
Poliimida
La poliimida es un material dieléctrico de PCB que se puede utilizar en aplicaciones de alta temperatura de funcionamiento debido a su estabilidad térmica., baja capacidad de captación de humedad, y buen valor dieléctrico. Este tipo de material se utiliza comúnmente en circuitos flexibles y rígido-flexibles y en circuitos que necesitan ser utilizados a altas temperaturas o expuestos a agentes químicos agresivos. sin embargo, podrían ser más caros, y en ocasiones su procesamiento es más complejo.
Propiedades a considerar al seleccionar materiales dieléctricos de PCB
Al elegir materiales dieléctricos para placas de circuito impreso., es esencial considerar a continuación 4 propiedades clave:
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Propiedades electricas
- Constante dieléctrica(DK)
Esto muestra cuánta energía eléctrica puede contener el material según la constante dieléctrica.. Esta propiedad influye en la velocidad de las señales así como en la impedancia.; y valores bajos de DK son deseables en aplicaciones de alta velocidad.
- Factor de disipación(DF)
El factor de disipación determina las pérdidas dieléctricas., y las figuras caracterizadas por valores DF más bajos son adecuadas para uso de alta frecuencia. Afecta la atenuación de la señal y la cantidad de rendimiento..
- Fuerza eléctrica
La resistencia eléctrica se refiere a la intensidad del estrés eléctrico que un material es capaz de soportar antes de descomponerse.. Esto es muy importante para aplicaciones de alto voltaje para garantizar confiabilidad y seguridad..
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Propiedades termales
- Temperatura de transición del vidrio (Tg)
Esta es la temperatura a la que un polímero pasa de estar en un estado duro y vítreo a un estado blando y gomoso.. Para aplicaciones mecánicas, especialmente aquellas que operan a altas temperaturas., hay una tendencia a utilizar material con alta Tg.
- Coeficiente de expansión termal (CTE)
CTE define el grado de expansión o contracción del material por cambios de temperatura.. Otra consideración es tratar de hacer que el CTE de los materiales dieléctricos utilizados sea igual al del cobre para minimizar la tensión mecánica y las fallas durante el uso continuo o el ciclo térmico..
- Conductividad térmica
La conductividad térmica es una medida de la eficacia con la que un material puede transferir flujos de calor desde la región de alta temperatura a la región de baja temperatura.. Así, El aumento de la conductividad térmica alivia el problema de la disipación eficiente del calor, lo cual es importante especialmente en los circuitos electrónicos..
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Propiedades químicas
- Absorción de humedad
La absorción de humedad se refiere a la cantidad de agua que un determinado material es capaz de absorber.. Se prefiere menos humedad para no comprometer las propiedades eléctricas y características como la delaminación..
- Resistencia química
Esta propiedad mide la capacidad del material para resistir los efectos de fluidos o solventes., ácidos y otros químicos. Es un parámetro importante para medir si una PCB se puede utilizar en entornos hostiles..
Conclusión
La elección del material dieléctrico en la placa de circuito impreso es un factor muy importante. Podría afectar mucho el rendimiento de la placa., su confiabilidad y aplicabilidad para el propósito previsto. Como se menciona en este blog., Cada material dieléctrico tiene diferentes características, incluidas las eléctricas., térmico, mecánico, y químico. Aún no estás seguro de qué material será perfecto para tu proyecto? Contáctanos ahora. Nuestros ingenieros están siempre disponibles para ayudarle y brindarle el mejor asesoramiento para elegir el material dieléctrico de placa PCB adecuado..
