PCB de poliimida frente a. FR4 PCB: Cual es la diferencia?

PCB de poliimida y FR4 PCB son dos de los tipos de PCB más utilizados. Aunque ambos son sustratos poliméricos adecuados para PCB, La poliimida y el FR4 poseen cada uno sus propias características distintivas que los hacen más apropiados para ciertos entornos que para otros.. En este blog, Explicamos sus diferencias clave y brindamos información sobre cómo elegir entre ellas.. Sigamos leyendo.

Diferencias entre PCB de poliimida y PCB FR4

1. Tipos de cobre

La mayoría de los tableros FR4 utilizan láminas de cobre electrodepositado con una estructura de grano vertical optimizada para tableros rígidos.. Las poliimidas utilizan con mayor frecuencia cobre recocido laminado diseñado específicamente para resistir flexiones repetidas sin fatiga o agrietamiento del metal.. La orientación del grano de cobre también coincide con el eje de flexión para una máxima durabilidad..

2. Construcción

FR4 está compuesto de resina epoxi., capas de fibra de vidrio tejida, y cobre. El número de capas de fibra de vidrio determina el espesor total.. Las fibras se saturan con epoxi y luego se curan con las capas de cobre bajo calor y presión para formar el tablero rígido.. A diferencia de, Los tableros de poliimida contienen solo polímero plástico de poliimida y cobre.. La poliimida se vierte sobre las láminas de cobre en forma líquida., luego curado completamente hasta obtener un sólido, estado flexible.

3. Rangos de espesor

El refuerzo de fibra de vidrio limita el espesor del FR4.. Los espesores comunes varían desde 2 mils a 125 mils. Sin fibra de vidrio, Las poliimidas se pueden fabricar como películas delgadas a partir de 1/2 mil a 3 milésimas de espesor. Esto permite, construcciones flexibles ideales para aplicaciones de flexión dinámica.

4. Flexibilidad

Los tableros de poliimida son muy flexibles., lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren doblarse o moldearse repetidamente para adaptarse a espacios específicos. Su extrema flexibilidad permite geometrías complejas imposibles de lograr con los tableros FR4 tradicionalmente rígidos.. Se mejora la movilidad y la instalación dentro de productos con limitaciones de espacio se vuelve más sencilla en comparación con FR4.

5. Absorción de humedad

El FR4 de base epoxi absorbe muy poca humedad ambiental., alrededor 0.2-0.5% de peso total. A diferencia de, La poliimida puede absorber hasta 2% humedad por peso. Esto no afecta el rendimiento de los circuitos de poliimida., pero la humedad absorbida debe eliminarse mediante un proceso de horneado antes del ensamblaje para evitar daños por la rápida expansión del vapor y delaminación problemas durante las operaciones de soldadura.

6. Tolerancia al calor

La poliimida tiene una temperatura máxima de funcionamiento mucho más alta que la FR4., Clasificado para uso continuo hasta 300°C.. Resiste mejor la degradación por calor con el tiempo.. Esto significa que los tableros de poliimida sobreviven a largo plazo en ambientes cálidos.. La conductividad térmica también es el doble que la de los paneles reforzados con vidrio estándar..

Otras lecturas: Una guía completa sobre la conductividad térmica FR4

7. Resistencia química

Además del rendimiento térmico, Los tableros de poliimida proporcionan resistencia química y a la corrosión superior al FR4.. Su robusta matriz polimérica protege contra los combustibles., aceites, disolventes durante períodos de tiempo considerablemente más largos. Sin componentes susceptibles como epoxi o fibras de vidrio., La poliimida resiste soluciones químicas más concentradas sin degradarse..

8. Durabilidad bajo estrés

La resistencia a la vibración y la resistencia a la tracción son significativamente mayores en los tableros de poliimida.. La flexibilidad evita fracturas por impactos físicos que comprometen la integridad de los tableros rígidos de vidrio epoxi.. La poliimida mantiene mejor la confiabilidad mecánica y eléctrica durante miles de ciclos de curvatura, así como vibración continua..

La siguiente tabla enumera algunos datos específicos para comparar más claramente las diferencias entre PCB FR4 y PCB de poliimida.:

Tipos de PCB Propiedades	FR4 PCB	Poliimida tarjeta de circuito impreso
Conductividad térmica	0.25 W / mK	0.2 W / mK
Constante dieléctrica (a 1 GHz)	4.25-4.55	~3,4 a 3.8
Factor de disipación (a 1 GHz)	0.016	0.003
Resistencia al arco	125 segundo	143 segundo
Gravedad específica	1.8 - 1.9	1.3 a 1.4
Absorción de agua	0.2-0.5%	1-2%
Resistencia a la tracción	70-90 MPa	200-300 MPa
Temperatura transitoria del vidrio (Tg)	130-140° C	>250° C

PCB de poliimida y PCB FR4: Como escoger?

La elección entre utilizar una PCB FR4 o una PCB de poliimida depende principalmente de la aplicación y sus requisitos específicos.:

Las placas FR4 serían la mejor opción para:

• Aplicaciones sensibles a los costos donde no se requiere una alta durabilidad. FR4 es la opción más barata.
• Circuitos digitales de baja frecuencia que no generan mucho calor.. FR4 soporta temperaturas moderadas de hasta aproximadamente 100 °C.
• Tableros rígidos para productos donde no se necesita flexibilidad. El refuerzo de fibra de vidrio hace que los tableros FR4 sean dimensionalmente estables pero no fáciles de flexionar..

Los tableros de poliimida serían preferibles para:

• Circuitos flexibles/rígidos-flexibles que deben doblarse dinámicamente durante el uso.. La PCB de poliimida tiene una excelente vida útil y resistencia a la fatiga.

Conozca las diferencias entre PCB flexible y rígido-flexible, leer "PCB flexible rígido vs. PCB flexible"

• Circuitos analógicos de alta frecuencia.. La poliimida tiene una constante dieléctrica y una pérdida más bajas para una mejor integridad de la señal..
• Electrónica en entornos extremos expuesta a altas temperaturas superiores a 150 °C. La poliimida sobrevive a más de 250°C..
• Productos con pruebas de confiabilidad como vibración., conmoción, humedad, o entrada de polvo. Los tableros de poliimida son más robustos.
• Electrónica de misión crítica que exige la mayor durabilidad con el menor riesgo de falla. La industria aeroespacial y militar favorecen las poliimidas.

En esencia, Elija FR4 económico para aplicaciones de interconexión básicas sin requisitos especiales., mientras que las poliimidas satisfacen demandas extremas que necesitan máxima resiliencia física y resistencia ambiental.

Ultimas palabras

Evaluación de los contrastes entre estos dos materiales en factores como la tolerancia al calor., durabilidad, y la resistencia mecánica es clave a la hora de determinar la selección óptima para un proyecto electrónico en función de sus demandas y condiciones de funcionamiento particulares.. Un análisis cuidadoso de las especificaciones de la aplicación junto con los respectivos perfiles de propiedad de Polyimide y FR4 permite realizar una llamada de material informada que atienda los objetivos y limitaciones únicos en juego.. Con una comprensión de las compensaciones involucradas, Los ingenieros pueden sentirse seguros al especificar el Sustrato de PCB que mejor satisfaga sus necesidades y funcione según lo previsto dentro del dispositivo o sistema de destino.