Diversi tipi di materiale substrato PCB per il tuo progetto

La prima cosa da fare è scegliere il giusto materiale di supporto PCB per la produzione di PCB. I produttori utilizzano molti tipi di materiali di supporto che variano nelle proprietà. Questo articolo spiega come scegliere il giusto materiale di supporto PCB per il proprio progetto. Più, imparerai a conoscere diversi tipi di substrato PCB.

Substrati PCB: Tutte le principali proprietà del materiale dielettrico

Questo materiale consente una quantità minima di elettricità dal circuito. Perché esiste uno strato isolante tra due strati conduttori. Per esempio, FR-4 è il tipo più comune di sostanziale dielettrico. È necessario considerare le sue proprietà prima di sceglierlo per il circuito stampato.

Ecco i 4 proprietà più importanti del materiale dielettrico:

1. Proprietà termali

Consideriamo le proprietà termiche del materiale di supporto:

Temperatura di transizione del vetro

Un intervallo di temperatura in cui uno stato vetroso o rigido del substrato PCB diventa uno stato ammorbidito o deformabile. Le proprietà del materiale restituiscono gli stati originali dopo il raffreddamento. È possibile esprimere questo intervallo di temperatura nell'unità Tg. E, è necessario misurare questa temperatura in gradi Celsius.

Temperatura di decomposizione

Td è un'espressione usata per la temperatura di decomposizione. È un metodo di decomposizione chimica in cui il materiale può perdere fino a 5% della massa. L'unità di misura di Td è ^ilC.

In questo processo proprietà o non reversibili. Quando un materiale di supporto raggiunge la sua temperatura di decomposizione, si verifica un cambiamento nelle proprietà del materiale. Dopo questo cambiamento, le proprietà dei materiali non sono reversibili. D'altra parte, le proprietà sono reversibili nella temperatura di transizione vetrosa.

È necessario scegliere un materiale di supporto per il quale l'intervallo di temperatura dovrebbe essere inferiore a Td e superiore a Tg. Quindi l'intervallo di temperatura può essere tra 200 e 250 ^ilC. Perciò, prova a rendere Td più alto di questo.

Coefficiente di espansione termica

Il CTE mostra la velocità con cui un materiale PCB si espande dopo il riscaldamento. È possibile esprimere CTE in parti / milioni. Quando la temperatura del materiale aumenta di Tg, anche il CTE inizia a salire. La maggior parte dei substrati ha un CTE più elevato del rame. Può causare problemi di interconnessione quando la temperatura del PCB aumenta.

Il CTE è relativamente basso lungo gli assi X e Y.. La gamma di CTE è tra 10 e 20 ppm per ^ilC lungo questi assi. Succede a causa del vetro intrecciato. A causa di tale limitazione, il materiale di questi assi. Di conseguenza, nessuna variazione significativa si verifica in CTE quando la temperatura supera Tg.

A causa del vetro intrecciato, il materiale si espande lungo l'asse Z.. Quindi il valore di CTE dovrebbe essere il più basso possibile lungo questo asse. Dovresti provare a mantenerlo più basso di 70 ppm per ^ilC. Il CTE aumenterà quando il materiale supera Tg.

In aggiunta a questo, puoi anche localizzare la Tg di materiale usando CTE. Tutto ciò che serve per tracciare una curva di temperatura rispetto allo spostamento.

Conduttività termica

Questa proprietà si occupa della conduzione del calore. È possibile rappresentare il valore della conducibilità termica utilizzando k. La bassa conducibilità termica mostra un basso trasferimento di calore e viceversa. È possibile misurare la conduttività termica di un materiale in watt per metro ºC.

La maggior parte dei materiali di substrato PCB presenta una conduttività termica tra 0.3 e 0.6 W / M-° C. Questa conduttività termica è piuttosto inferiore rispetto al rame. La k di rame è circa 386 W / M-° C. Quindi gli strati del piano di rame porteranno via più calore rispetto al materiale dielettrico in un circuito.

2. Proprietà elettriche

Permittività relativa della costante dielettrica (Dk o Er)

È molto importante considerare la costante dielettrica del materiale per verificare le considerazioni sull'impedenza e l'integrità del segnale. Entrambi sono notevoli fattori di prestazioni elettriche ad alta frequenza. La gamma di Er è tra 2.5 e 4.5 nella maggior parte del materiale di substrato PCB.

Il valore della costante dielettrica dipende dalla frequenza. Quando la frequenza aumenta, il suo valore diminuirà. Più, questa modifica dipende ulteriormente dal tipo di materiale. Il materiale più appropriato per applicazioni ad alta frequenza in cui la costante dielettrica rimane quasi la stessa per un ampio intervallo di frequenze.

Fattore di dispersione o perdita dielettrica tangente (Df Tan δ)

La tangente alla perdita di materiale fornisce una misura della potenza persa a causa del materiale. Se la perdita tangente è inferiore in un materiale, comporterà una minore perdita di potenza. La gamma di Tan δ nella maggior parte dei materiali dei circuiti stampati è 0.02. Oltretutto, il valore di Tan δ può essere 0.001 per materiale a bassa perdita e di fascia alta. Il valore di Tan δ aumenta all'aumentare della frequenza.

Sebbene la perdita tangente non abbia un'importanza significativa per i circuiti digitali, ha importanza per l'alta frequenza superiore a 1 Ghz. Più, la tangente alla perdita è molto essenziale per i segnali analogici perché aiuta a trovare il grado di riduzione del segnale.

Resistività del volume

I produttori si riferiscono alla resistività del volume come resistività elettrica. Aiuta a misurare l'isolamento o la resistenza elettrica del materiale. Se la resistività del materiale è elevata, ci sarà meno movimento di carica elettrica nel circuito. L'unità internazionale di resistività del sistema è Ω-m.

Gli isolanti dielettrici hanno un valore molto elevato di resistività. La gamma di resistività può variare da 10⁶ a 10¹⁰ Mega ohm-centimetri. L'umidità e la temperatura influiscono sulla resistività.

Resistività superficiale – ρS

La resistività superficiale o ρS include la resistenza elettrica o di isolamento del materiale di un circuito stampato. Deve inoltre avere un valore molto elevato della resistività superficiale simile alla resistività del volume. Perciò, il valore della resistività superficiale dovrebbe essere compreso tra 10⁶ e 10¹⁰ Megaohms per quadrato.

Resistenza elettrica

Questa proprietà aiuta a misurare la capacità di resistenza del materiale del circuito. Significa quanto un materiale è in grado di resistere alla rottura elettrica lungo l'asse Z.. L'unità internazionale del sistema per misurare la resistenza elettrica è Volt / mil. La maggior parte dei materiali dielettrici ha un valore di resistenza elettrica da 800 per 1500 Volt / migliaia.

3. Proprietà chimiche

Specifiche di infiammabilità - UL94

È uno standard di infiammabilità della plastica per classificare la plastica dal più basso ritardante di fiamma a quello più alto. Quindi è molto utile per i test degli apparecchi in materiale plastico. Underwriters Laboratories (UL) definisce questo standard. Ecco alcuni requisiti essenziali di questo standard:

1. I campioni con combustione ardente non bruciano al massimo 10 secondi dopo le app della fiamma di prova.
2. Il tempo di combustione totale non sarà maggiore di 50 secondi. Questa volta è per le dieci app fiamma per il set di cinque esemplari.

• I campioni non si bruciano sul morsetto di tenuta con combustione incandescente.

1. Più, non gocciolerà elementi fiammeggianti che accendono il cotone chirurgico spugnoso secco. Il cotone esiste 300 mm sotto i campioni di prova.
2. Dopo il 2^NDrimozione della fiamma di prova, i campioni potrebbero non avere una combustione brillante che rimane 20 secondi.

Assorbimento dell'umidità

È una capacità di resistenza all'acqua di un materiale del circuito. È possibile notare l'incremento percentuale del peso di un circuito dopo aver assorbito acqua. Ulteriore, puoi calcolare questa percentuale usando diversi metodi di prova. La maggior parte del materiale può assorbire acqua tra 0.01% e 0.20%.

L'assorbimento di umidità può influire sulle diverse proprietà del materiale della scheda. Per esempio, può influire sulle proprietà elettriche e termiche del materiale. Più, influisce sulla capacità di resistere al filamento anodico conduttivo quando viene alimentato sul circuito.

Resistenza al cloruro di metilene

Aiuta a misurare la capacità di resistenza chimica della scheda. Particolarmente, puoi verificare la capacità di resistenza di una tavola contro l'assorbimento di cloruro di metilene.

Puoi indicarne il valore in percentuale. Noterai l'incremento di peso dopo aver assorbito cloruro di metilene. Questo accade in condizioni controllate. La maggior parte del materiale di substrato PCB ha capacità di resistenza tra 0.01% per 0.20% simile all'assorbimento di umidità.

4. Proprietà meccaniche

Peel Strength

Indica la forza di legame tra il materiale dielettrico e il conduttore di rame. L'unità per esprimere la forza della buccia è di libbre di forza per pollice lineare. Puoi indicarlo come PLI.

I test di resistenza alla pelatura dipendono dallo spessore del substrato del PCB. Per esempio, hai bisogno di tracce di rame di 1 OZ spesso a scopo di test. Oltretutto, hai bisogno 32 per 124 tracce di rame larghe mm dopo il processo di fabbricazione del circuito standard. È possibile completare questo processo in tre condizioni:

• Stress termico: Dopo aver fatto galleggiare il campione sulla saldatura per 10 secondi a 288 ºC.
• Temperatura elevata: Dopo aver esposto il campione al fluido a 125 ºC. O, puoi esporlo all'aria calda.
• Esposizione ai prodotti chimici di processo: Dopo aver esposto il campione a una serie di processi chimici e termici.

Resistenza alla flessione

Mostra la capacità di un materiale di sopportare stress meccanici senza rompersi. Puoi esprimere il suo valore in Kg / metro quadrato o libbra / pollice quadrato.

Il meccanismo di prova di resistenza alla flessione è molto semplice. Puoi eseguirlo supportando una tavola alla sua estremità e caricando il suo centro. Lo standard per schede rigide e multistrato è IPC-4101.

Modulo di Young

Modulo di trazione è un altro termine per questo modulo. Indica la forza del materiale sul circuito. Questo modulo misura la razione di stress e deformazione in una direzione specificata. Alcuni produttori misurano la forza usando questo modulo piuttosto che la resistenza alla flessione. Puoi esprimere il suo valore in vigore per unità di area.

Densità

È possibile misurare la densità di un circuito stampato in grammi per centimetro cubo. Più, alcuni produttori mostrano il loro valore in libbre / pollice cubo.

Tempo di delaminazione

Questo fattore mostra il tempo di resistenza di un circuito stampato contro la delaminazione. La delaminazione può verificarsi a causa di shock termico, umidità, o Tg errato nel materiale. In aggiunta a questo, può verificarsi a causa di uno scarso processo di laminazione.

Qual è il modo migliore per selezionare i materiali di substrato PCB per il tuo PCB?

Esistono molti tipi di substrati per PCB disponibili sul mercato. Questi tipi variano nello spessore e nella resistenza del substrato PCB. Quindi è molto difficile trovare il substrato della migliore qualità per i circuiti stampati. Ulteriore, diventa un mal di testa trovare anche un substrato adatto senza una conoscenza sufficiente.

Non è un grosso problema per te selezionare i tipi di substrato PCB appropriati per le tue esigenze. Perché hai già imparato i criteri completi per la selezione del substrato. Devi considerare:

• Proprietà termali
• Proprietà elettriche
• Proprietà chimiche
• Proprietà meccaniche

Se conosci queste proprietà, puoi scegliere un substrato di alta qualità per i tuoi circuiti. Più, dovresti anche considerare lo spessore del substrato PCB per la tua scheda.

Oltre alle proprietà del substrato, dovresti anche considerare alcune importanti caratteristiche del substrato. Ecco alcune caratteristiche importanti di seguito:

Tipi di materiale di substrato PCB

I circuiti stampati vengono con 2 strati di materiale, ad es. strato superiore e inferiore. Lo strato superiore è molto importante per molti scopi come le reazioni. Più, il design del circuito dipende da quel film.

allo stesso modo, lo strato inferiore offre un buon contributo alla progettazione. Il mercato dei substrati stimato è quasi 51 milioni di quadrati in tutto il mondo. Le aziende utilizzano diversi tipi di substrato PCB.

La maggior parte dei produttori mescola questo materiale con resina epossidica. però, altri lo mescolano con la miscela BT. La maggior parte delle aziende utilizza diversi strati alternativi del materiale dielettrico. Lo usano con o senza rafforzamento.

Ecco alcuni tipi di substrato PCB di base:

Il vetro non tessuto

Comprende una diffusione di microfibre di vetro nel substrato. Sono molto bravi a frequenze più alte. però, il fattore di dispersione nel vetro non tessuto non è degno.

Vetro intrecciato

È un altro dei popolari tipi di substrato PCB. La tela di vetro tessuta è il mattone di questo substrato. però, non è buono a causa della sua scarsa stabilità termica e meccanica.

pieno

Viene fornito con una gamma particolare di costante dielettrica. Alcuni altri materiali come la ceramica aumentano la loro costante dielettrica.

Esistono diversi modi per selezionare un substrato per la scheda. Il modo più importante è quello di ottenere aiuto dal competente team di ingegneri dei produttori.

Oltretutto, puoi classificare il substrato in 4 diverse categorie come segue:

Scheda rigida / rigida

I produttori lo usano per mantenere la forma di un circuito stampato per la lunghezza. Sono circuiti stampati a base ceramica. Impedisce ai circuiti stampati di piegarsi o raggiungere altre forme.

Schede morbide / flessibili

Grazie alla loro flessibilità, si può usare in molti progetti. Puoi trasformarli in qualsiasi oggetto o forma. I produttori usano questo tipo quando gli oggetti devono piegarsi. Quindi le schede flessibili sono opzioni perfette in una situazione del genere.

PCB flessibili

Per diverse situazioni, le aziende combinano sia tavole flessibili che rigide per la produzione PCB flessibili. Contengono più strati come la poliimmide. L'uso principale delle schede flessibili e rigide è nelle applicazioni aerospaziali e militari. Ulteriore, puoi usarli in diverse apparecchiature mediche.

FR-4

Oggi è il substrato più conveniente e comune che è un laminato epossidico in fibra di vetro. FR è una forma abbreviata di ritardante di fiamma e un fantastico isolante. Il materiale contiene una buona quantità di bromuro che è un alogeno non reattivo.

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Dopo aver letto questo articolo dettagliato, ora conoscete i requisiti di un PCB. allo stesso modo, sai quali fattori devi considerare prima di scegliere un substrato. Questa informazione è molto utile per scegliere materiale di substrato PCB di alta qualità per i tuoi prodotti. Il substrato della migliore qualità ti darà effetti di alta qualità e di lunga durata.

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