まず第一に、PCBを製造するための適切なPCB基板材料を選択することです. メーカーは、特性が異なる多くの種類の基板材料を使用しています. この記事では、プロジェクトに適したPCB基板材料を選択する方法について説明します。. プラス, さまざまなPCB基板タイプについて学習します.
この材料は、回路からの最小量の電気を可能にします. 2つの導電層の間に絶縁層が存在するため. 例えば, FR-4は最も一般的な種類の誘電体です. 回路基板に選択する前に、その特性を考慮する必要があります.
これが 4 誘電体の最も重要な特性:
基板材料の熱特性を考えてみましょう:
PCB基板のガラス状態または剛性状態が軟化または変形可能な状態になる温度範囲. 材料の特性は、冷却後に元の状態に戻ります. この温度範囲はTg単位で表すことができます. そして, この温度を摂氏で測定する必要があります.
Tdは分解温度に使用される式です. これは、材料が最大で失われる可能性がある化学分解法です 5% 質量の. Tdの測定単位は のC.
このプロセスでは、プロパティまたは可逆的ではありません. 基板材料が分解温度に達したとき, 材料の特性に変化が生じます. この変更後, 材料の特性は可逆的ではありません. 一方, 特性はガラス転移温度で可逆的です.
温度範囲がTd未満でTgより高い基板材料を選択する必要があります. したがって、温度範囲は 200 そして 250 のC. したがって, Tdをこれより高くしてみてください.
CTEは、PCB材料が加熱後に膨張する速度を示します. CTEはparts / millionで表すことができます. 材料の温度がTgより上昇したとき, CTEも上昇し始めます. ほとんどの基板には、銅よりも高いCTEが付属しています. PCBの温度が上昇すると、相互接続の問題が発生する可能性があります.
CTEはX軸とY軸に沿って比較的低いです. CTEの範囲は 10 そして 20 ppm / のこれらの軸に沿ったC. それはガラス織物のために起こります. そのため、これらの軸の材料が拘束されます. 結果として, 温度がTgを超えても、CTEに大きな変化はありません。.
ガラス織りのため, 材料はZ軸に沿って拡張します. したがって、CTEの値はこの軸に沿ってできるだけ低くする必要があります. あなたはそれをより低く保つように努めるべきです 70 ppm / のC. 材料がTgを超えると、CTEが上昇します.
それに加えて, CTEを使用して材料のTgを見つけることもできます. 温度対変位の曲線をプロットするために必要なすべて.
この特性は熱伝導を扱います. kを使用して熱伝導率の値を表すことができます. 熱伝導率が低いと熱伝達が低くなり、その逆も同様です。. 材料の熱伝導率をワット/メートルºCで測定できます.
PCB基板材料の大部分は、 0.3 そして 0.6 W /M-ºC. この熱伝導率は銅に比べてかなり低いです. 銅のkは約 386 W /M-ºC. したがって、銅平面層は、回路基板の誘電体材料と比較して、より多くの熱を奪います。.
インピーダンスの考慮事項とシグナルインテグリティをチェックするには、材料の誘電率を考慮することが非常に重要です。. どちらも高周波電気性能の注目すべき要因です. Erの範囲は 2.5 そして 4.5 ほとんどのPCB基板材料で.
誘電率の値は周波数に依存します. 頻度が上がるとき, その値は減少します. プラス, この変更は、材料の種類によってさらに異なります. 広い周波数範囲で誘電率がほぼ同じである高周波アプリケーションに最適な材料.
材料の損失正接は、材料のために失われた電力の尺度を提供します. 材料の損失正接が低い場合, 電力損失が少なくなります. ほとんどの回路基板材料のTanδの範囲は次のとおりです。 0.02. しかも, Tanδの値は次のようになります。 0.001 低損失でハイエンドの素材用. 周波数が高くなるとTanδの値が大きくなります.
損失正接はデジタル回路にとってそれほど重要ではありませんが, 1Ghzを超える高周波には重要です. プラス, 損失正接は、信号の減少の程度を見つけるのに役立つため、アナログ信号にとって非常に重要です。.
製造業者は、体積抵抗率を電気抵抗率と呼んでいます. 材料の絶縁または電気抵抗の測定に役立ちます. 材料の抵抗率が高い場合, 回路内の電荷の動きが少なくなります. システムの抵抗率の国際単位はΩ-mです。.
誘電体絶縁体には、非常に高い値の抵抗率があります. 抵抗率の範囲は、10⁶から10¹⁰メガオームセンチメートルです。. 湿気と温度は抵抗率に影響します.
表面抵抗率またはρSには、回路基板の材料の電気抵抗または絶縁抵抗が含まれます. また、体積抵抗率と同様に、非常に高い値の表面抵抗率が必要です。. したがって, 表面抵抗率の値は、1平方あたり10⁶から10¹⁰メガオームの間でなければなりません。.
この特性は、回路基板材料の耐性を測定するのに役立ちます. これは、Z軸に沿った絶縁破壊に耐えることができる材料の量を意味します. 絶縁耐力を測定するためのシステムの国際単位はボルト/ミルです. 誘電体材料の大部分は、 800 に 1500 ボルト/千.
これは、プラスチックを最も難燃性の低いものから最も高いものに分類するためのプラスチックの可燃性基準です。. したがって、プラスチック材料器具のテストに非常に役立ちます. アンダーライターズ・ラボラトリーズ (インクルード) この標準を定義します. この規格のいくつかの重要な要件は次のとおりです:
基板材料の耐水性です. 水を吸収した後の回路基板の重量の増加率に気付くことができます. さらに, さまざまなテスト方法を使用してこのパーセンテージを計算できます. 材料の大部分は、間に水を吸収することができます 0.01% そして 0.20%.
吸湿は、回路基板材料のさまざまな特性に影響を与える可能性があります. 例えば, 材料の電気的および熱的特性に影響を与える可能性があります. プラス, 回路基板に電源を入れたときに導電性アノードフィラメントに抵抗する能力に影響します.
ボードの耐薬品性を測定するのに役立ちます. 特に, 塩化メチレンの吸収に対するボードの耐性を確認できます.
その値をパーセンテージで表すことができます. 塩化メチレンを吸収した後、重量の増加に気付くでしょう. これは制御された条件下で起こります. PCB基板材料の大部分は、 0.01% に 0.20% 吸湿に似ています.
誘電体と銅導体間の結合強度を示します. 剥離強度を表す単位は、1リニアインチあたりの力のポンドです。. あなたはそれをPLIとして表すことができます.
剥離強度試験はPCB基板の厚さに依存します. 例えば, あなたはの銅の痕跡が必要です 1 テスト目的で厚いOZ. しかも, あなたが必要 32 に 124 標準の回路基板製造プロセス後のmm幅の銅トレース. このプロセスは、3つの条件下で完了することができます:
これは、材料が破損することなく機械的応力に耐える能力を示しています. その値は、Kg /平方メートルまたはポンド/平方インチのいずれかで表すことができます。.
曲げ強度試験メカニズムは非常に簡単です. ボードの端を支え、中央にロードすることで実行できます. リジッドボードと多層ボードの標準はIPC-4101です。.
引張弾性率は、このモジュールの別の用語です. 回路基板上の材料の強度を示します. このモジュールは、指定された方向の応力とひずみの比率を測定します. 一部のメーカーは、曲げ強度ではなく、このモジュールを使用して強度を測定します. その値を単位面積あたりの力で表すことができます.
回路基板の密度をグラム/立方センチメートルで測定できます. プラス, 一部のメーカーは、ポンド/立方インチで値を示しています.
この係数は、層間剥離に対する回路基板の抵抗時間を示します. 熱衝撃により層間剥離が発生する可能性があります, 水分, または材料の間違ったTg. それに加えて, ラミネーションプロセスが不十分なために発生する可能性があります.
市場にはたくさんのPCB基板タイプがあります. これらのタイプは、PCB基板の厚さと強度が異なります. したがって、回路基板に最適な品質の基板を見つけることは非常に困難です。. さらに, 十分な知識がなくても適切な基板を見つけるのは頭痛の種になります.
ニーズに合った適切なPCB基板タイプを選択することは大したことではありません. あなたはすでに基質を選択するための完全な基準を学んだので. あなたは考慮しなければなりません:
これらのプロパティに精通している場合, 回路基板に高品質の基板を選択できます. プラス, ボードのPCB基板の厚さも考慮する必要があります.
基板の特性に加えて, 基板のいくつかの重要な特性も考慮する必要があります. 以下にいくつかの重要な特徴を示します:
| PCB材料 | 典型的な使用法 | DK | Tg (のC) | 推奨ボードタイプ |
| FR-4 | 基板, ラミネート | 4.2 に 4.8 | 135 | 標準 |
| CEM-1 | 基板, ラミネート | 4.5 に 5.4 | 150 – 210 | 高密度 |
| RF-35 | 基板 | 3.5 | 130 | 高密度 |
| テフロン | ラミネート | 2.5 に 2.8 | 160 | 電子レンジ, ハイパワー, 高周波 |
| ポリイミド | 基板 | 3.8 | >= 250 | ハイパワー, 電子レンジ, 高周波 |
| PTFE | 基板 | 2.1 | 240 に 280 | 電子レンジ, ハイパワー, 高周波 |
回路基板には 2 材料の層、すなわち. 上層と下層. 最上層は、反応などの多くの目的にとって非常に重要です. プラス, 回路基板の設計はそのフィルムに依存します.
同様に, 下層は設計目的に大きく貢献しています. 推定される基板市場はほぼ 51 世界中で百万平方. 企業はさまざまなPCB基板タイプを使用しています.
メーカーの大多数は、この材料をエポキシと混合しています. しかしながら, 他の人はそれをBT混合物と混ぜます. ほとんどの企業は、誘電体の異なる代替層を使用しています. 彼らは強化の有無にかかわらずそれを使用します.
それは、基板内のガラスマイクロファイバーの拡散を含みます. 彼らはより高い周波数で非常に良いです. しかしながら, 不織布ガラスの分散係数は価値がありません.
これは、人気のあるPCB基板タイプのもう1つです。. 織りガラス布は、この基板の構成要素です. しかしながら, 熱的および機械的安定性が低いため、良くありません.
特定の範囲の誘電率が付属しています. セラミックなどの他の材料は、誘電率を高めます.
ボードの基板を選択するにはさまざまな方法があります. 最も重要な方法は、メーカーの熟練したエンジニアリングチームの助けを借りることです.
メーカーは回路基板の形状を長さに維持するためにそれを使用します. それらはセラミックベースの回路基板です. 回路基板が曲がったり、他の形状になったりするのを防ぎます.
柔軟性があるため, 多くのプロジェクトで使用できます. あなたはそれらをどんなオブジェクトや形にも変えることができます. 製造業者は、オブジェクトを曲げる必要がある場合にこのタイプを使用します. したがって、フレックスボードはそのような状況での完璧なオプションです.
さまざまな状況で, 企業はフレキシブル基板とリジッド基板の両方を組み合わせて製造します フレックスリジッドPCB. それらはポリイミドのような複数の層を含んでいます. フレックスリジッドボードの主な用途は、航空宇宙および軍事用途です。. さらに, さまざまな医療機器で使用できます.
これは、ガラス繊維-エポキシラミネートである、今日最も手頃で一般的な基板です。. FRは、難燃剤の短縮形であり、驚くべき絶縁体です。. 材料には、非反応性ハロゲンである臭化物が大量に含まれています.
この詳細な記事を読んだ後, これで、PCBの要件に精通しました。. 同様に, 基板を選択する前に考慮しなければならない要素を知っています. この情報は、製品に高品質のPCB基板材料を選択するのに非常に役立ちます. 最高品質の素材は、高品質で長持ちする効果をもたらします.
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