Uma leitura obrigatória: Guia de material para PCB

Quando se trata de eletrônica, PCBs são os heróis anônimos que fazem tudo funcionar perfeitamente. São como as estradas que ligam todas as partes de uma cidade, deixando os sinais viajarem para onde precisam ir. E assim como você deseja estradas feitas de materiais confiáveis ​​que possam lidar com o tráfego, você quer que seus PCBs sejam construídos de maneira resistente. O material PCB que você escolhe é importante. Ele determina o desempenho e o desempenho do seu dispositivo durante o uso diário. Felizmente, uma grande variedade de materiais está à sua disposição, atendendo às suas necessidades específicas de desempenho de design. Este guia irá guiá-lo através dos principais materiais de PCB que você pode escolher e o que torna cada um deles único. Então vamos fazer isso!

Do que são feitas as placas de circuito?

Nesta secção, apresentamos principalmente as principais camadas que compõem o PCB e os materiais que eles usam:

• Camada de substrato

o PCB camada de substrato is like the foundation of a house – it’s the base that everything else in a printed circuit board builds on top of. Geralmente, esta camada é feita de fibra de vidro, o que dá aos PCBs sua rigidez característica. Mas a fibra de vidro não é o único material que existe.

Os substratos também podem ser construídos usando epóxis, CEM-1, G-11, metal isolado, FR-1, ou poliimida. Cada material tem suas próprias propriedades que os engenheiros escolhem dependendo de fatores como a quantidade de calor que o PCB pode suportar ou a constante dielétrica. Mas dentre todas as opções, FR-4 é de longe o mais popular.

• Camada condutora

Se a camada de substrato for a base de uma placa de circuito impresso, você pode pensar na camada condutora como a fiação que faz tudo funcionar. Esta é a camada composta por finos traços de cobre que transmitem sinais e energia por todo o circuito..

O cobre tornou-se o material preferido para a camada condutora porque é um excelente condutor e mais acessível do que outras opções como prata ou ouro.. Claro, esses materiais são um pouco mais condutores, mas o cobre dá conta do recado para a maioria das aplicações.

O condutor traços em um PCB são como pequenas rodovias de cobre que transportam eletricidade para todos os diferentes componentes. O layout e o design desses traços são muito importantes para garantir que os sinais possam viajar de forma rápida e eficiente..

• Camada de máscara de solda

A camada de máscara de solda, um fino revestimento semelhante a plástico, é colocado sobre os trilhos de cobre em um Placa PCB. Esta camada atua como um isolante que impede a ponte de solda entre os trilhos de cobre próximos quando o PCB está sendo montado. A máscara de solda, portanto, desempenha um papel fundamental na prevenção da formação de conexões elétricas indesejadas.. Expondo apenas os pontos de solda pretendidos, a máscara de solda orienta a solda para fazer conexões adequadas e evitar curtos-circuitos. E na verdade existem alguns materiais diferentes usados ​​para máscara de solda, dependendo do método de aplicação, eles são epóxi líquido, filme seco, e líquido fotoimageável.

• Camada de serigrafia

o camada de serigrafia em uma placa de circuito impresso é como um roteiro para construir a eletrônica. Esta tinta epóxi é impressa na parte superior do PCB nos estágios finais. Mostra onde cada componente deve ser colocado com etiquetas e marcações úteis. Além da rotulagem, a serigrafia também indica avisos importantes ou logotipos do fabricante. Todos aqueles pequenos símbolos e códigos impressos em tinta branca fornecem orientações cruciais para construção e depuração.

Tipos comuns de material PCB

1. FR-4 (Retardador de chama 4)

O FR-4 tornou-se o material predominante para placas de circuito impresso devido à sua combinação ideal de preços acessíveis, desempenho confiável, e simplicidade de fabricação. É composto por um tecido de fibra de vidro impregnado com resina epóxi e reforçado com material ignífugo. placas de circuito impresso FR-4 fornecem isolamento elétrico eficaz e robustez estrutural, mantendo-se funcionalmente estável em altas e baixas temperaturas. Esta versatilidade torna o FR-4 uma escolha adequada para PCBs em vários produtos, incluindo produtos eletrônicos de consumo., dispositivos de telecomunicações, e máquinas industriais.

2. CEM-3

Como FR-4, CEM-3 é feito de fibras de vidro tecidas embebidas em resina epóxi. Isto lhe confere muitas das mesmas propriedades desejáveis ​​do FR-4: excelente isolamento elétrico, força mecânica, e estabilidade térmica. Mas o CEM-3 distingue-se por ser um pouco mais acessível. Para projetos de circuito que não precisam do auge absoluto do desempenho, engenheiros preocupados com os custos geralmente optam pelo CEM-3 em vez do mais caro FR-4. Portanto, embora o venerável FR-4 ainda reine supremo para aplicações avançadas, CEM-3 oferece uma opção atraente para necessidades diárias de PCB. Seu equilíbrio de capacidades e preço modesto fazem do CEM-3 um material de back-end confiável para todos os tipos de eletrônicos.

3. Poliimida

A poliimida é um material polimérico versátil, ideal para placas de circuito impresso em ambientes exigentes. Estabilidade térmica incomparável da poliimida, flexibilidade mecânica, e a resistência química permitem manter sua integridade e funcionalidade mesmo quando submetido a ambientes operacionais intensamente exigentes. Embora o calor extremo e os agentes cáusticos comprometam a robustez de muitos materiais, a poliimida mantém suas propriedades e continua a funcionar de forma confiável.

Esta excepcional resiliência térmica e química, emparelhado com flexibilidade estrutural, torna a poliimida adequada para eletrônicos de missão crítica em muitos setores, incluindo aeroespacial, automotivo, e militar.

4. Teflon (PTFE)

Este material oferece qualidades elétricas excepcionais que minimizam a perda de sinal, mesmo em frequências de radar e satélite. As principais atrações do PTFE são o seu baixo constante dielétrica e tangente de perda, que limitam a degradação e distorção do sinal. Também possui excelente estabilidade térmica graças à sua alta temperatura de transição vítrea. Os PCBs de Teflon mantêm sua estrutura e integridade de desempenho mesmo quando expostos a calor extremo. Como se não bastasse, este material PCB apresenta excelente resistência química, ignorando até mesmo produtos químicos agressivos que danificariam outros plásticos.

5. Material de núcleo de metal para PCB

Núcleos metálicos, como o nome sugere, tem um núcleo de metal, normalmente alumínio, para fornecer melhor dissipação de calor. Eles se acostumam muito sempre que os componentes ficam superaquecidos. Estamos falando de luzes LED de alta potência, conversores de energia, automotive electronics – anything that cranks out blazing heat. Então, da próxima vez que você estiver construindo eletrônicos onde as coisas ficam assustadoramente quentes, placas de núcleo metálico te protejo! O núcleo metálico integrado facilita a dissipação de calor de componentes sensíveis à temperatura, evitando assim condições de superaquecimento e promovendo um desempenho consistente.

6. Material Rogers

Rogers Corporation se destaca como fornecedor líder de materiais PCB, oferecendo produtos de alto desempenho para aplicações exigentes. Suas populares séries RO4000 e RO3000 atendem a alta frequência, Temperatura alta, e necessidades de alta confiabilidade. Os materiais Rogers fornecem as propriedades especializadas necessárias para produtos como sistemas de radar, equipamento de perfuração, e aviônica aeroespacial onde o desempenho é crítico. Com R interno&D e fabricação, A Rogers produz materiais de PCB de primeira linha, confiáveis ​​por fabricantes com foco na qualidade para placas de missão crítica. Quando os circuitos devem funcionar perfeitamente sob condições intensas, Rogers entrega.

Abaixo está um gráfico que compara esses materiais de PCB em diferentes aspectos:

Material	FR4	CEM-3	Teflon	Rogers	Metal	Poliimida
Constante dielétrica	~4,4	~4.5 – 4.9	~2,1	~2.5 – 10.2	Variável	~3.4 – 3.5
Estabilidade térmica	Bom	Moderado	Excelente	Excelente	Variável	Bom
Alcance de frequência	Faixa de até GHz	Faixa de até GHz	Faixa de até GHz	Microondas & RF	Limitado pela pele	Faixa de GHz
Perda Tangente	Baixo	Moderado	Muito baixo	Baixo	Baixo	Baixo
Custo	Baixo	Baixo	Alto	Alto	Moderado a alto	Moderado
Mecânico Flexível	Limitado	Limitado	Bom	Limitado	Limitado	Excelente
Em processamento	Padrão	Padrão	Especializado	Especializado	Limitado	Padrão

Fatores a serem considerados ao escolher o material PCB

Vários aspectos devem ser avaliados ao selecionar um material para fabricação de placas de circuito impresso:

Desempenho Elétrico

• Constante dielétrica (Dk): Isso afeta a velocidade de propagação do sinal e o controle de impedância. Valores mais altos de Dk podem levar a velocidades de sinal mais lentas.
• Fator de dissipação (Df): Afeta perdas de sinal e eficiência de energia. Valores mais baixos de Df são desejáveis ​​para aplicações de alta frequência.

Força mecânica

• Resistência à tracção: Determina a capacidade da PCB de suportar tensões mecânicas sem deformação ou quebra.
• Força Flexural: Relevante para flexíveis ou PCB rígido-flexível, indicando sua resistência à flexão e flexão.

Propriedades térmicas

• Condutividade térmica: Crucial para a dissipação de calor em componentes com uso intensivo de energia. A alta condutividade térmica ajuda a dissipar o calor com mais eficiência.
• Coeficiente de expansão térmica (CTE): Uma incompatibilidade entre PCB e componente CTE pode causar problemas de confiabilidade devido ao ciclo térmico.

Inflamabilidade e resistência à chama

• Classificação UL: UL 94 as classificações classificam os materiais com base em sua inflamabilidade e propriedades autoextinguíveis. V-0 é mais resistente a chamas que V-2, por exemplo.

Considerações de custo

• Os custos do material PCB podem variar significativamente. Materiais de alto desempenho como PTFE (Teflon) tendem a ser mais caros que o FR-4, um material comum à base de epóxi.

Capacidade de Fabricação

• Compatibilidade com processos de montagem: Alguns materiais podem exigir equipamentos especializados ou métodos de processamento que podem impactar os custos de fabricação.
• Perfurabilidade e usinabilidade: Os materiais devem ser fáceis de trabalhar durante o processo de fabricação.

Considerações ambientais

• Conformidade RoHS: Verifique se o material da placa de circuito impresso selecionado atende aos padrões ambientais aplicáveis, como requisitos RoHS, que restringem certas substâncias tóxicas.
• Reciclagem e descarte: Considere a facilidade de reciclagem e descarte do material após o ciclo de vida do PCB.

Integridade e frequência do sinal

• Aplicações de alta frequência: Diferentes materiais exibem características variadas de perda de sinal em frequências mais altas. Escolha um material com uma tangente de baixa perda para melhorar a integridade do sinal.

A linha inferior

Escolher o material certo para sua placa de circuito impresso é muito importante. Isso pode realmente afetar o funcionamento da sua placa de circuito, quanto tempo dura, e quanto custa construir. Você tem que considerar coisas como: esse material pode conduzir bem eletricidade? How about heat – does it dissipate that effectively? Será que vai se manter fisicamente ao longo do tempo? Ele consegue lidar com a exposição a quaisquer produtos químicos ou condições envolvidas aqui?? Dependendo da aplicação, talvez você precise pensar também nos fatores ambientais. Ao compreender os pontos fortes e limitações de cada material PCB, os engenheiros podem escolher o ideal para seus objetivos específicos de projeto. Se você precisar de ajuda para escolher o material PCB, tente procurar ajuda de Tecnologia MOKO.