La placa PCB es la base para la construcción de placas de circuito, determinando su rendimiento físico, eléctrico y térmico. El sustrato generalmente adopta una estructura compuesta dieléctrica, hecha de resina epoxi y unida a uno o ambos lados de la lámina de cobre. Luego, una capa de máscara de soldadura está recubierta en la parte superior de la capa de cobre para proporcionar protección de aislamiento y evitar daños causados por el contacto entre el componente y el cable de cobre. Entableros de PCB de múltiples capas, el sustrato se usa como un núcleo de sándwich y todas las capas se unen a través de alta temperatura y alta presión.
La placa PCB afecta directamente sus propiedades físicas. Por ejemplo, el uso de tablas rígidas puede mejorar la resistencia y la durabilidad de las placas de circuito, mientras quetableros flexiblesPermita la construcción de circuitos flexibles que pueden doblarse y torcerse sin interrumpir el flujo de la señal.
Clasificación de PCB por sustrato
1. Según diferentes materiales de refuerzo (métodos de clasificación comúnmente utilizados)
Sustratos de papel (FR -1, FR -2, FR -3): usando sustratos de papel, adecuado para aplicaciones electrónicas generales.
Sustrato de tela de fibra de vidrio epoxi (Fr -4, Fr -5): Hecho de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio, tiene alta resistencia mecánica y resistencia al calor, y es uno de los tipos más comunes de tableros de PCB, con aplicaciones en muchas industrias.
Sustratos compuestos (CEM -1, Cem -3): usando materiales compuestos con propiedades mecánicas y eléctricas específicas.
Tablero de HDI(RCC): es una "lámina de cobre recubierta de resina" o "lámina de cobre recubierta de resina", utilizada principalmente para circuitos de alta densidad (HDI).
Sustratos especiales (sustratos metálicos, sustratos de cerámica, sustratos termoplásticos, etc.): utilizado para aplicaciones que satisfacen necesidades especiales. Los sustratos metálicos se usan típicamente para aplicaciones que requieren un alto rendimiento de disipación de calor, los sustratos de cerámica se usan comúnmente para el diseño de circuitos de alta frecuencia y los sustratos termoplásticos tienen una alta resistencia al calor y son adecuadas para aplicaciones en entornos de alta temperatura.
2. Clasificado por diferentes resinas
Junta de resina fenólica: utilizando la resina fenólica como sustrato, tiene propiedades químicas específicas.
Tablero de resina epoxi: hecho de resina epoxi, tiene excelentes propiedades mecánicas y resistencia al calor.
Tablero de resina de poliéster: utilizando la resina de poliéster como sustrato, adecuado para algunas aplicaciones generales.
Tablero de resina BT: Hecho de resina BT, adecuada para aplicaciones de alta frecuencia y diseño de circuitos de alta velocidad.
Poliimida de resina: con resina de poliimida, tiene un excelente rendimiento de alta temperatura.
3. Clasificado por el rendimiento de retardantes de la llama
Tipo de retardante de llama (UL 94- Vo, UL 94- v1): tiene un buen rendimiento de retardante de llama y es adecuado para dispositivos electrónicos de alta demanda, lo que puede evitar efectivamente la propagación de fuego.
Tipo de retardante sin llama (UL 94- HB Grado): Rendimiento de retardante de poca llama, generalmente utilizado para aplicaciones generales, no adecuada para entornos de alta demanda.
Las características del sustrato que deben considerarse en la selección de materiales
1. Temperatura de transición de vidrio (Tg)
Cuando la temperatura se eleva a un área determinada, pasa desde el "estado de vidrio" al "estado de goma", y la temperatura correspondiente se denomina temperatura de transición de vidrio (TG) de la placa. Por lo general, TG mayor o igual a 150 grados se llama lámina de Tg mediana, y TG mayor o igual a 170 grados se llama hoja TG alta. Para tableros de alto rendimiento con múltiples capas, espesor grueso y área grande, se requiere más calor durante la soldadura para garantizar la confiabilidad de la soldadura. Si se usa la temperatura de soldadura y el tiempo de los PCB convencionales, aumentará la probabilidad de "soldadura virtual".
Por lo tanto, este tipo de placa debe tener una mejor resistencia al calor o una temperatura de TG más alta en comparación con los PCB convencionales. El TG de la placa aumenta, y la resistencia al calor, la resistencia a la humedad, la estabilidad y otras características de la placa impresa mejorará y mejorará, lo cual es crucial para procesar tableros de alta densidad y múltiples capas.
2. Temperatura de descomposición térmica (TD)
La temperatura a la que ocurre una reacción de descomposición térmica debido a la acción térmica. El valor de TD también es un indicador importante para medir la resistencia al calor de la chapa. Los materiales TD altos son adecuados para entornos de alta temperatura y reducen el riesgo de descomposición del sustrato.
3. Coeficiente de expansión térmica (CTE)
Describa una tasa porcentual de expansión o contracción de una hoja cuando se calienta o enfríe, donde un aumento de la temperatura unitaria provoca un cambio lineal en el tamaño del sustrato. El sustrato está sujetado con tela de vidrio en las direcciones del eje X e Y, con un pequeño CTE y un coeficiente común de expansión entre 13-17. Centrándose principalmente en la dirección del eje Z del grosor de la placa. El CTE del eje Z se mide mediante el método de análisis térmico.
A1 CTE: coeficiente de expansión térmica por debajo de TG, con un estándar máximo de 60 ppm/ grado
A2 CTE: coeficiente de expansión térmica por encima de TG, con un estándar máximo de 300 ppm/ grado
4. Constante dieléctrica (DK)
Indica la conductividad del material. El medio PCB comúnmente utilizado es el material FR4, con una constante dieléctrica de 3. 8-4. 8 en relación con el aire. Esta constante dieléctrica varía con la temperatura, y su rango de variación máximo puede alcanzar el 20% dentro del rango de temperatura del grado 0-70. El cambio en la constante dieléctrica puede causar un retraso del 10% en el circuito, y cuanto mayor sea la temperatura, mayor será el retraso. La constante dieléctrica también varía con la frecuencia de la señal, y cuanto mayor es la frecuencia, menor es la constante dieléctrica.
PCB utilizada ende alta frecuenciaLos circuitos (que se refieren a frecuencias de transmisión de señales superiores a 300MHz) deben adoptar una constante dieléctrica más baja para lograr una mayor velocidad de transmisión de señal o un menor tiempo de retraso. En otras palabras, el tiempo de retraso de transmisión de la señal es proporcional a la raíz cuadrada de DK, y cuanto más alto DK, más severo es el fenómeno de retraso de transmisión de la señal.
5. Pérdida dieléctrica (DF)
La energía consumida por los materiales dieléctricos debido al calentamiento bajo la acción de los campos eléctricos alternos se llama pérdida dieléctrica, que generalmente está representada por el factor de pérdida dieléctrica tan δ. ER y Tan δ son directamente proporcionales; Cuanto menor sea el valor de DF, menor es la pérdida de energía, que es muy importante para las señales de alta frecuencia.
6. Coeficiente de conductividad térmica
La conductividad térmica, también conocida como conductividad térmica, se refiere al coeficiente de conductividad térmica. Representa la cantidad física de la conductividad térmica de una sustancia. Se refiere a la cantidad de calor (en kilocalías) que pasa a través de un área de 1 metro cuadrado dentro de 1 hora debido a la conducción térmica cuando la distancia vertical de la superficie isotérmica es de 1 metro y la diferencia de temperatura es de 1 grado.