Préimprégné, abréviation de fibres composites pré-imprégnées, est un matériau essentiel dans la fabrication de carte de circuit imprimé multicouches. pourtant, il est souvent négligé par rapport à des éléments plus visibles Composants PCB comme des traces de cuivre et un masque de soudure. Cet article lèvera le voile sur cet élément essentiel de la construction des panneaux multicouches.. Nous allons explorer ce qu'est le préimprégné, comment c'est fait, propriétés matérielles clés, types communs, considérations d'épaisseur, et plus. Lisez la suite pour mieux comprendre le préimprégné PCB!
Qu'est-ce que le préimprégné dans les PCB?
Le préimprégné est constitué d'un mince tissu en fibre de verre pré-imprégné d'un système de résine époxy spécialement formulé.. La résine est partiellement durcie pour former un film collant, matériau en feuille solide appelé préimprégné de stade B. Cela permet à la résine de couler et de se lier une fois laminée., sans être complètement durci et solide. Les feuilles préimprégnées sont empilées en alternance avec des couches de feuilles de cuivre. La stratification multicouche est laminée sous chaleur et pression, provoquant l'écoulement de la résine préimprégnée et la liaison des couches en un panneau stratifié solide. Le préimprégné offre d'excellentes propriétés diélectriques et une adhérence entre les couches de circuit. Et parce que le préimprégné a une épaisseur précise, il permet d'obtenir des PCB avec des distances de couches diélectriques étroitement contrôlées.
Comment sont fabriqués les préimprégnés?
- Sélection et préparation du matériau de renfort: Le renfort est généralement un tapis ou un tissu en fibre de verre tissé. Il doit être nettoyé et préparé pour garantir une bonne adhérence et imprégnation de résine..
- Mélanger le système de résine: Le système de résine est généralement constitué d'une résine époxy, agents de durcissement, catalyseurs, retardateurs de flamme, et autres additifs. Ces composants sont mesurés et soigneusement mélangés.
- Imprégnation du renfort: Le mélange de résines est utilisé pour imprégner le renfort de verre tissé, généralement en trempant le tissu dans la résine ou en utilisant un processus tel qu'un revêtement thermofusible. Cela permet à la résine de pénétrer complètement dans le tissage.
- Durcissement partiel: Le matériau imprégné passe ensuite par une étape de durcissement partiel, utilisant souvent la chaleur. Cette étape B de la résine, ce qui signifie qu'il n'est pas complètement guéri mais qu'il est collant, état solide.
- Traiter: Le préimprégné peut subir des traitements supplémentaires tels que le pressage pour obtenir une épaisseur constante ou l'ajout de films protecteurs..
- Emballage: Le préimprégné est généralement posé entre des films ou des papiers antiadhésifs., et peut être découpé en feuilles ou en rouleaux. Cela protège le matériau et facilite sa manipulation.
- Stockage: Les préimprégnés sont stockés congelés ou réfrigérés pour éviter un durcissement supplémentaire avant utilisation dans Fabrication de PCB. Cela maintient leur durée de conservation.
- Utilisation: Lorsque vous êtes prêt pour la fabrication de PCB, les couches préimprégnées sont décongelées, laminé avec des feuilles de cuivre, et complètement durci sous la chaleur et la pression.
Propriétés de matériaux préimprégnés PCB
Les matériaux préimprégnés ont plusieurs propriétés qui déterminent leurs performances et leur applicabilité:
Système de résine – La formulation époxy contrôle les caractéristiques clés comme la résine Tg, constante/perte diélectrique, stabilité thermique, absorption d'humidité, et l'axe Z CTE. Les systèmes populaires incluent FR-4, haute Tg, et sans halogène.
Tissage en fibre de verre – la norme 106 et 7628 les styles de verre offrent le meilleur équilibre de propriétés. Des tissages plus serrés améliorent les performances de poinçonnage mais réduisent la charge de résine.
Contenu en résine – Généralement dans le 45-55% gamme. Une teneur plus élevée en résine donne un meilleur remplissage mais augmente la constante diélectrique. Une faible teneur en résine facilite le poinçonnage.
Taille et charge des particules de charge – Les charges comme la silice réduisent le CTE mais augmentent la constante diélectrique et la perte. Les particules plus grosses améliorent le flux de laminage tandis que les plus petites réduisent les retombées de charge..
Drapé et collant – Propriétés contrôlables qui déterminent la manipulation des préimprégnés et l'enregistrement couche à couche.
Débit/Remplissage – La viscosité de la matière fondue lors du laminage a un impact sur les performances de remplissage, surtout dans les traits fins.
Types de préimprégnés de PCB
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FR4 Préimprégné
FR-4 est la norme, matériau préimprégné à usage général utilisé pour la majorité de la fabrication de PCB. Il utilise une résine époxy bromée renforcée de fibre de verre tissée qui offre un bon équilibre entre facilité de traitement., stabilité dimensionnelle, performance thermique, propriétés diélectriques, et le coût. Le préimprégné FR-4 a une température de transition vitreuse typique comprise entre 130 et 140°C..
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Préimprégné à haute Tg
Le préimprégné à haute Tg utilise des systèmes de résine époxy spécialisés pour atteindre des températures de transition vitreuse de 170°C ou plus., répondant aux exigences des PCB de haute fiabilité utilisés dans l'aérospatiale, la défense, et autres environnements extrêmes. Les résines hautement stables thermiquement résistent au brasage, recuit, et autres processus jusqu'à 230-290°C. Les préimprégnés à haute Tg offrent des performances thermiques et mécaniques améliorées mais à un coût plus élevé que la norme FR-4.
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Préimprégné sans halogène
Les préimprégnés sans halogène utilisent des systèmes de résine qui ne contiennent pas de brome ou d'autres halogènes pouvant générer des sous-produits dangereux lorsqu'ils sont brûlés.. Les systèmes de résine sans halogène populaires incluent la bismaléimide triazine (BT) époxy, ester cyanate, et époxy modifié. Les préimprégnés sans halogène offrent des avantages environnementaux mais également un coût plus élevé et un traitement plus complexe par rapport à la norme FR-4.
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Préimprégné à grande vitesse
Le préimprégné à grande vitesse utilise des systèmes de résine techniques pour obtenir des propriétés diélectriques stables et une faible perte diélectrique pour des performances haute fréquence fiables. Les systèmes de résine courants incluent le polyphénylène éther (EPI) mélanges et fluoropolymères qui obtiennent des constantes diélectriques sous 3.5. Le préimprégné à grande vitesse permet la conception de circuits imprimés pour RF, four micro onde, débit de données élevé, et autres applications exigeantes.
Comment choisir le bon PCB Matériau préimprégné?
Avec autant d'options de préimprégnés, il est essentiel d'adapter les propriétés du matériau aux exigences de l'application:
L'intégrité du signal – Les préimprégnés Low Dk et Df permettront des signaux à plus grande vitesse avec une perte et une dispersion réduites.. Assurez-vous que la tolérance d'impédance est conforme aux spécifications.
Gestion de la chaleur – Si une stabilité thermique élevée est nécessaire, choisissez un préimprégné avec un système de résine à haute Tg. Cela permet un assemblage sans plomb et une fiabilité sous des cycles de température.
Environnement – Les préimprégnés sans halogène évitent les émissions de substances dangereuses comme les dioxines lors de leur combustion mais coûtent plus cher que la norme FR-4.
Empiler – Un préimprégné plus fin permet des traces et des vias verticaux plus serrés. la norme 106 le verre fonctionne bien tout en étant plus serré 7628 les tissages peuvent aider avec des géométries très fines.
CTE – L'ajout de couches supplémentaires contraint les trous plaqués, donc un préimprégné CTE plus faible aide à prévenir la fissuration du fût. Cela s’oppose à une constante diélectrique accrue.
Coût – Alors que d'autres préimprégnés offrent des performances ultimes, la norme FR-4 sera tout à fait adéquate pour de nombreuses applications à moindre coût.
Épaisseur des préimprégnés de PCB et son impact
Les épaisseurs des préimprégnés varient généralement de 0.002 pouces (2 mils) Jusqu'à 0.025 pouces (25 mils). La tendance est aux matériaux plus fins pour permettre des lignes et des espaces plus fins., vias plus petits, et un contrôle d'impédance plus strict. Quelques impacts clés de l'épaisseur du préimprégné:
Des diélectriques plus fins permettent des géométries de routage plus serrées. 0.002« Le préimprégné permet 2/2 ligne/espace contre 4/4 avec un matériau de 0,004".
Des diélectriques plus fins réduisent la perte de signal, mais la fiabilité des microvias peut devenir problématique en dessous de 0,003 ».
Norme 0,014"-0.020" Les préimprégnés fonctionnent bien pour un contrôle d'impédance large et une isolation haute tension.
Les préimprégnés plus épais au-dessus de 0,020" fournissent une plus grande tension de claquage grâce à des espaces plus larges. Permet d’utiliser avec parcimonie des couches intermédiaires plus coûteuses.
En résumé, l'épaisseur du préimprégné exerce des compromis entre le coût, géométries de conception, et performances électriques. Comme toujours, choisissez l'épaisseur du préimprégné appropriée pour chaque application spécifique plutôt qu'arbitrairement.
Conclusion
Les matériaux préimprégnés constituent une partie complexe mais essentielle du Conception de PCB et processus de fabrication. Comme nous l'avons exploré, des facteurs comme le type de résine, style fibre de verre, retardateurs de flamme, et bien plus encore contribuent à la puissance électrique du préimprégné, mécanique, et propriétés thermiques. Bien que cela puisse ressembler à un matériau noir opaque, La sélection intelligente de préimprégnés permet aux ingénieurs de composer des empilements de PCB pour des performances optimales.
La variété des types de préimprégnés disponibles est vaste, la collaboration avec des partenaires de fabrication expérimentés est donc inestimable. MOKO Technology possède l'expertise nécessaire pour guider les clients dans le choix du bon préimprégné pour optimiser les empilements. Contactez-nous aujourd'hui pour exploiter davantage de connaissances sur les préimprégnés.
