Le matériau diélectrique PCB fait référence au matériau qui est de nature non conductrice, c'est très important dans la formation des circuits imprimés. Ces matériaux agissent comme des isolants ainsi que des barrières entre les couches conductrices pour éviter les connexions directes et maintenir les signaux clairs.. À mesure que le niveau d’intégration augmentait, le choix du matériau diélectrique utilisé dans les cartes de circuits imprimés est crucial pour atteindre des performances satisfaisantes dans les applications critiques. Dans ce blog, nous discuterons de 4 Matériaux diélectriques PCB couramment utilisés et quelques conseils sur la façon de sélectionner le meilleur. Commençons par sa définition.
Que sont les matériaux diélectriques?
Les diélectriques sont des matériaux qui n'offrent aucune conductivité et ont la capacité de retenir les charges électriques et d'empêcher leur circulation à travers le matériau.. Deux propriétés distinguent ces matériaux: L'un est la constante diélectrique, qui indique dans quelle mesure les matériaux peuvent stocker et transférer l'énergie électrique. L'autre est facteur de dissipation, qui mesure la capacité des matériaux à stocker l'énergie électrique. Un matériau diélectrique dans les PCB est utilisé entre les traces conductrices et les endroits pour l'isolation électrique afin d'éviter tout court-circuit ou interférence de signal.. Les matériaux diélectriques utilisés dans la carte permettent la capacité de la carte, ce qui est essentiel dans les circuits haute fréquence « haute vitesse ». Leurs valeurs affectent le courant électrique, thermique, et performances mécaniques du PCB, y compris la constante diélectrique, conductivité thermique, et résistance mécanique du matériau.
Types de matériaux diélectriques PCB
FR-4 (Ignifuge 4)
FR-4 (Ignifuge 4) est l'un des matériaux diélectriques les plus populaires pour fabriquer des circuits imprimés. Il s'agit d'un matériau composite FC composé de fibre de verre renforcée et d'un liant en résine époxy.. FR-4 a une bonne résistivité électrique, propriétés mécaniques, et résistance au feu, par conséquent, il peut être utilisé dans de nombreuses applications. cependant, ses applications sont quelque peu limitées dans les systèmes haute fréquence et haute vitesse car la constante diélectrique de fr4 est relativement élevée.
Lectures complémentaires: Un guide complet sur la conductivité thermique FR4
CEM-1, CEM-2 et CEM-3
CEM-1, CEM-2, et CEM-3 sont des matériaux diélectriques composites chargés de céramique, largement utilisé dans les hautes fréquences et PCB à grande vitesse. Ces matériaux ont une constante diélectrique et un facteur de dissipation inférieurs à ceux du FR-4, ce qui réduit les pertes et la dégradation du signal.. Ils présentent également d'excellents coefficients thermiques, qui aident à la gestion de la chaleur générée dans le système. pourtant, ces matériaux sont généralement coûteux et nécessitent des processus de fabrication spécialisés.
Polytétrafluoroéthylène (PTFE)
Polytétrafluoroéthylène (PTFE) est un matériau fluoropolymère qui possède des propriétés électriques telles que la constante diélectrique et le facteur de dissipation. Les matériaux diélectriques fabriqués à partir de polymère PTFE sont idéaux pour les circuits haute fréquence et la transmission de signaux micro-ondes, et circuits destinés à être utilisés dans des environnements chimiquement agressifs et à des températures élevées. pourtant, ils peuvent coûter plus cher et avoir des caractéristiques mécaniques très contraignantes par rapport aux autres matériaux.
Polyimide
Le polyimide est un matériau diélectrique PCB qui peut être utilisé dans les applications à haute température de fonctionnement en raison de sa stabilité thermique., faible capacité de captation de l'humidité, et bonne valeur diélectrique. Ce type de matériau est couramment utilisé dans circuits flexibles et rigides-flexibles et dans les circuits devant être utilisés à des températures élevées ou exposés à des agents chimiques agressifs. pourtant, ils pourraient être plus chers, et parfois leur traitement est plus complexe.
Propriétés à prendre en compte lors de la sélection des matériaux diélectriques PCB
Lors du choix des matériaux diélectriques pour les cartes de circuits imprimés, il est essentiel de considérer ci-dessous 4 propriétés clés:
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Propriétés électriques
- Constante diélectrique(DK)
Cela montre la quantité d'énergie électrique que le matériau peut contenir en fonction de la constante diélectrique.. Cette propriété influence la vitesse des signaux ainsi que l'impédance; et de faibles valeurs DK sont souhaitables dans les applications à grande vitesse.
- Facteur de dissipation(DF)
Le facteur de dissipation détermine les pertes diélectriques, et les chiffres caractérisés par des valeurs DF inférieures conviennent à une utilisation à haute fréquence. Cela affecte l'atténuation du signal et la quantité de performances.
- Force électrique
La résistance électrique fait référence à l'intensité du stress électrique auquel un matériau est capable de résister avant de se décomposer.. Ceci est très important pour les applications haute tension afin de garantir la fiabilité et la sécurité..
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Propriétés thermiques
- Température de transition vitreuse (Tg)
C'est la température à laquelle un polymère passe d'un état dur et vitreux à un état mou et caoutchouteux.. Pour les applications mécaniques, notamment celles qui fonctionnent à haute température, il y a une tendance à utiliser des matériaux à Tg élevée.
- Coefficient de dilatation thermique (CTE)
CTE définit l'étendue de l'expansion ou du retrait du matériau en fonction des changements de température.. Une autre considération est d'essayer de rendre le CTE des matériaux diélectriques utilisés égal à celui du cuivre afin de minimiser les contraintes mécaniques et les défaillances lors d'une utilisation continue ou d'un cycle thermique..
- Conductivité thermique
La conductivité thermique est une mesure de l'efficacité avec laquelle un matériau peut transférer les flux de chaleur de la région à haute température vers la région à basse température.. Donc, une conductivité thermique accrue élimine le problème de la dissipation efficace de la chaleur, ce qui est particulièrement important avec les circuits électroniques.
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Propriétés chimiques
- Absorption d'humidité
L'absorption d'humidité fait référence à la quantité d'eau qu'un matériau donné est capable d'absorber.. Moins d’humidité est préférable afin de ne pas compromettre les propriétés électriques et les caractéristiques telles que le délaminage.
- Résistance chimique
Cette propriété mesure la capacité du matériau à résister aux effets des fluides ou des solvants., acides et autres produits chimiques. C'est un paramètre important pour mesurer si un PCB peut être utilisé dans des environnements difficiles.
Conclusion
Le choix du matériau diélectrique du circuit imprimé est un facteur très important. Cela pourrait grandement affecter les performances du tableau, sa fiabilité et son applicabilité à l'usage prévu. Comme mentionné dans ce blog, chaque matériau diélectrique a des caractéristiques différentes, notamment électriques, thermique, mécanique, et chimique. Vous ne savez toujours pas quel matériau sera parfait pour votre projet? Contactez-nous maintenant. Nos ingénieurs sont toujours disponibles pour vous aider et vous donner les meilleurs conseils pour choisir le bon matériau diélectrique pour carte PCB.
