Cuando se trata de electrónica, Los PCB son los héroes anónimos que hacen que todo funcione sin problemas. Son como las carreteras que conectan todas las partes de una ciudad., dejar que las señales viajen a donde necesitan ir. Y al igual que usted quiere carreteras hechas de materiales confiables que puedan soportar el tráfico., Quiere que sus PCB sean resistentes. El material de PCB que elijas es importante. Determina qué tan bien funcionará y resistirá su dispositivo durante el uso diario.. por suerte, una amplia gama de materiales está a su disposición, Atendiendo a sus necesidades específicas de rendimiento de diseño.. Esta guía le explicará los principales materiales de PCB que puede elegir y lo que hace que cada uno de ellos sea único.. Vamos a por ello!
¿De qué están hechas las placas de circuito??
En esta sección, Presentamos principalmente las capas clave que componen la PCB y los materiales que utilizan.:
- capa de sustrato
los tarjeta de circuito impreso capa de sustrato es como los cimientos de una casa – Es la base sobre la que se construye todo lo demás en una placa de circuito impreso.. Generalmente, esta capa está hecha de fibra de vidrio, lo que le da a los PCB su rigidez característica. Pero la fibra de vidrio no es el único material que existe.
Los sustratos también se pueden construir usando epoxis., CEM-1, G-11, metal aislado, FR-1, o poliimida. Cada material tiene sus propias propiedades que los ingenieros eligen dependiendo de aspectos como la cantidad de calor que puede soportar la PCB o la constante dieléctrica.. Pero de todas las opciones, FR-4 es, con diferencia, el más popular.
- capa conductora
Si la capa de sustrato es la base de una placa de circuito impreso, Puedes pensar en la capa conductora como el cableado que hace que todo funcione.. Esta es la capa formada por finas trazas de cobre que transmiten señales y energía por todo el circuito..
El cobre se ha convertido en el material preferido para la capa conductora porque es un excelente conductor y más asequible que otras opciones como la plata o el oro.. Por supuesto, esos materiales son un poco más conductores, pero el cobre hace el trabajo para la mayoría de las aplicaciones..
el conductor rastros en una PCB Son como pequeñas autopistas de cobre que transportan electricidad a todos los diferentes componentes.. La disposición y el diseño de estas trazas son muy importantes para garantizar que las señales puedan viajar de forma rápida y eficiente..
- Capa de máscara de soldadura
La capa de máscara de soldadura, una fina capa similar al plástico, se coloca sobre las pistas de cobre en un Placa PCB. Esta capa actúa como un aislante que evita que la soldadura forme puentes entre las pistas de cobre cercanas cuando se ensambla la PCB.. Por lo tanto, la máscara de soldadura desempeña un papel clave a la hora de evitar que se formen conexiones eléctricas no deseadas.. Exponiendo únicamente los puntos de soldadura previstos, la máscara de soldadura guía la soldadura para realizar conexiones adecuadas y evitar cortocircuitos. Y en realidad, se utilizan algunos materiales diferentes para la máscara de soldadura según el método de aplicación., son liquido epoxi, película seca, y líquido fotoimagen.
- Capa de serigrafía
los capa de serigrafía en una placa de circuito impreso es como una hoja de ruta para construir la electrónica. Esta tinta epoxi se imprime sobre la PCB en las etapas finales.. Muestra dónde se debe colocar cada componente con etiquetas y marcas útiles.. Más allá del etiquetado, La serigrafía también indica advertencias o logotipos importantes del fabricante.. Todos esos pequeños símbolos y códigos impresos en tinta blanca brindan una guía crucial para la construcción y la depuración..
Tipos comunes de material de PCB
- FR-4 (Retardante de llama 4)
FR-4 se ha convertido en el material predominante para placas de circuito impreso debido a su combinación óptima de precios asequibles., desempeño confiable, y simplicidad de fabricación. Está compuesto por una tela tejida de fibra de vidrio impregnada de resina epoxi y reforzada con un material ignífugo.. Placas de circuito impreso FR-4 Proporciona aislamiento eléctrico efectivo y robustez estructural mientras permanece funcionalmente estable a temperaturas altas y bajas.. Esta versatilidad convierte al FR-4 en una opción adecuada para PCB en diversos productos, incluida la electrónica de consumo., dispositivos de telecomunicaciones, y maquinaria industrial.
- CEM-3
Como FR-4, CEM-3 está hecho de fibras de vidrio tejidas empapadas en resina epoxi.. Esto le confiere muchas de las mismas propiedades deseables que el FR-4.: excelente aislamiento eléctrico, fuerza mecánica, y estabilidad térmica. Pero CEM-3 se distingue por ser un poco más asequible.. Para diseños de circuitos que no necesitan la cima absoluta del rendimiento, Los ingenieros preocupados por los costos a menudo optan por CEM-3 en lugar del más caro FR-4.. Entonces, si bien el venerable FR-4 sigue reinando en aplicaciones avanzadas, CEM-3 ofrece una opción atractiva para las necesidades de PCB más cotidianas. Su equilibrio de capacidades y su precio modesto hacen de CEM-3 un material backend confiable para todo tipo de dispositivos electrónicos..
- Poliimida
La poliimida es un material polimérico versátil ideal para placas de circuito impreso en entornos exigentes.. La incomparable estabilidad térmica de la poliimida, flexibilidad mecánica, y la resistencia química le permiten mantener su integridad y funcionalidad incluso cuando se somete a entornos operativos intensamente exigentes.. Mientras que el calor extremo y los agentes cáusticos comprometen la robustez de muchos materiales, La poliimida conserva sus propiedades y continúa funcionando de manera confiable..
Esta excepcional resiliencia térmica y química, combinado con flexibilidad estructural, hace que la poliimida sea adecuada para la electrónica de misión crítica en muchas industrias, incluyendo aeroespacial, automotor, y militar.
- Teflón (PTFE)
Este material ofrece cualidades eléctricas excepcionales que minimizan la pérdida de señal., incluso en frecuencias de radar y satélite. Las atracciones estrella del PTFE son su bajo constante dieléctrica y pérdida tangente, que limitan la degradación y distorsión de la señal. También tiene una excelente estabilidad térmica gracias a su alta temperatura de transición vítrea.. Los PCB de teflón mantienen su estructura y su integridad de rendimiento incluso cuando se exponen a calor extremo. Para acabar, este material de PCB exhibe una excelente resistencia química, ignorando incluso los productos químicos agresivos que dañarían otros plásticos.
- Material de PCB con núcleo de metal
Núcleos metálicos, Como el nombre sugiere, tener un núcleo de metal, típicamente aluminio, para proporcionar una mejor disipación del calor. Se acostumbran mucho cada vez que los componentes se calientan mucho.. Estamos hablando de luces LED de alta potencia., convertidores de potencia, electrónica automotriz – cualquier cosa que produzca un calor abrasador. Así que la próxima vez que construyas productos electrónicos donde las cosas se ponen terriblemente calientes, tableros de núcleo metálico tengo tu espalda! El núcleo metálico integrado facilita la disipación del calor lejos de los componentes sensibles a la temperatura., evitando así condiciones de sobrecalentamiento y promoviendo un rendimiento constante.
- Material de Rogers
Rogers Corporation se destaca como proveedor líder de materiales para PCB, ofreciendo productos de alto rendimiento para aplicaciones exigentes. Sus populares series RO4000 y RO3000 se adaptan a alta frecuencia., alta temperatura, y necesidades de alta confiabilidad. Los materiales de Rogers proporcionan las propiedades especializadas necesarias para productos como sistemas de radar., equipo de perforación, y aviónica aeroespacial donde el rendimiento es crítico. Con R interno&D y fabricación, Rogers produce materiales de PCB de primera calidad en los que confían los fabricantes centrados en la calidad para placas de misión crítica. Cuando los circuitos deben funcionar perfectamente en condiciones intensas, Rogers cumple.
A continuación se muestra un cuadro que compara estos materiales de PCB en diferentes aspectos.:
| Material | FR4 | CEM-3 | Teflón | Rogers | Metal | Poliimida |
| Constante dieléctrica | ~4.4 | ~4.5 – 4.9 | ~2.1 | ~2.5 – 10.2 | Variable | ~3.4 – 3.5 |
| Estabilidad térmica | Bueno | Moderado | Excelente | Excelente | Variable | Bueno |
| Rango de frecuencia | Rango de hasta GHz | Rango de hasta GHz | Rango de hasta GHz | Microonda & RF | Limitado por la piel | Rango de GHz |
| Tangente de pérdida | Bajo | Moderado | Muy bajo | Bajo | Bajo | Bajo |
| Costo | Bajo | Bajo | Alto | Alto | Moderado a alto | Moderado |
| Flexión mecánica | Limitado | Limitado | Bueno | Limitado | Limitado | Excelente |
| Procesando | Estándar | Estándar | Especializado | Especializado | Limitado | Estándar |
Factores a considerar al elegir el material de PCB
Se deben evaluar múltiples aspectos al seleccionar un material para fabricación de placas de circuito impreso:
Rendimiento eléctrico
- Constante dieléctrica (Dk): Esto afecta la velocidad de propagación de la señal y el control de impedancia.. Los valores de Dk más altos pueden provocar velocidades de señal más lentas.
- Factor de disipación (Df): Afecta las pérdidas de señal y la eficiencia energética.. Son deseables valores de Df más bajos para aplicaciones de alta frecuencia.
Fuerza mecánica
- Resistencia a la tracción: Determina la capacidad de la PCB para resistir tensiones mecánicas sin deformación ni rotura..
- Fuerza flexible: Relevante para flexibles o PCB rígido-flexibles, indicando su resistencia a la flexión y flexión.
Propiedades termales
- Conductividad térmica: Fundamental para la disipación de calor en componentes que consumen mucha energía. La alta conductividad térmica ayuda a disipar el calor de manera más eficiente.
- Coeficiente de expansión termal (CTE): Una falta de coincidencia entre la PCB y el componente CTE puede causar problemas de confiabilidad debido al ciclo térmico.
Inflamabilidad y resistencia a las llamas
- Clasificación UL: UL 94 Las clasificaciones clasifican los materiales según su inflamabilidad y propiedades autoextinguibles.. V-0 es más resistente al fuego que el V-2, por ejemplo.
Consideraciones de costos
- Los costos de material de PCB pueden variar significativamente. Materiales de alto rendimiento como PTFE (Teflón) tienden a ser más caros que el FR-4, un material común a base de epoxi.
Manufacturabilidad
- Compatibilidad con procesos de montaje: Algunos materiales pueden requerir equipos especializados o métodos de procesamiento que podrían afectar los costos de fabricación..
- Taladrabilidad y maquinabilidad: Los materiales deben ser fáciles de trabajar durante el proceso de fabricación..
Consideraciones ambientales
- Conformidad con la RoHS: Verifique que el material de la placa de circuito impreso seleccionado cumpla con los estándares ambientales aplicables, como los requisitos de RoHS, que restringen ciertas sustancias tóxicas.
- Reciclaje y eliminación: Considere la facilidad de reciclaje y eliminación del material después del ciclo de vida de la PCB..
Integridad y frecuencia de la señal
- Aplicaciones de alta frecuencia: Diferentes materiales exhiben diferentes características de pérdida de señal a frecuencias más altas. Elija un material con una tangente de baja pérdida para mejorar la integridad de la señal.
La línea de fondo
Elegir el material adecuado para su placa de circuito impreso es un gran problema. Realmente puede afectar el funcionamiento de su placa de circuito., cuanto dura, y cuanto cuesta construir. Tienes que considerar cosas como: ¿Puede esto conducir bien la electricidad?? ¿Qué tal el calor? – ¿Se disipa tan efectivamente?? ¿Se mantendrá físicamente con el tiempo?? ¿Puede soportar la exposición a cualquier producto químico o condición involucrada aquí?? Dependiendo de la aplicación, Es posible que también tengas que pensar en los factores ambientales.. Al comprender las fortalezas y limitaciones de cada material de PCB, Los ingenieros pueden elegir el óptimo para los objetivos específicos de su proyecto.. Si necesita ayuda para elegir el material de PCB, intenta buscar ayuda de Tecnología MOKO.
