Las placas de circuito impreso (PCB) que contienen componentes electrónicos se encuentran en prácticamente todos los dispositivos eléctricos.
Los PCB pueden clasificarse en diferentes tipos:
- Rígido
- Flex
- Rígido/Flexible
Algunas placas requieren material con características eléctricas para alta frecuencia y velocidad de datos. Además, algunas placas pueden tener que soportar temperaturas muy altas y pueden requerir material térmico conductor o placas que requieran una solución de disipación de calor. Diferentes placas con diferentes aplicaciones requieren diferentes materiales.
Los materiales de las placas de circuito impreso se componen generalmente de tres elementos que trabajan juntos para satisfacer las necesidades específicas del sistema electrónico: Cobre, Resina y Vidrio.
Cobre
Resina
Vidrio
Vidrio
El tejido de vidrio está disponible en diferentes anchos y grosores.
Estilo de vidrio:
Difundir
Estándar
Ampliado
Resina
La resina se determina en función de las propiedades necesarias para el diseño de la placa, es decir, Tg, Dk, Df, etc.
La resina debe ser compatible con el tejido de vidrio y la lámina de cobre.
Cobre
El cobre se define por el peso y el tipo de lámina, es decir, ED (electrodepositado), RA (recocido laminado), RTF (tratamiento inverso).
El cobre debe tener una buena resistencia al pelado para que no se desprenda del vidrio y la resina.
- Termoestables: Tienen puntos de fusión elevados, pero una vez expuestos a una determinada temperatura y curados a un estado sólido sus componentes y propiedades físicas se fijan. No pueden volver a fundirse ni recuperar sus propiedades originales. Los termoestables incluyen resinas como la epoxi, la poliimida y la aramida.
- Termoplásticos: tienen un punto de fusión bajo y cuando se calientan se ablandan hasta alcanzar un estado maleable o se funden hasta alcanzar un estado líquido. Esto significa que se les puede dar forma en casi cualquier molde o diseño. Incluso el calor extremo no cambia la composición del material. Los termoplásticos suelen tener una base de PTFE con cargas orgánicas o inorgánicas.
Los materiales termoestables son suministrados por el fabricante como laminados. La etapa C, es decir, después de que el polímero (Prepreg ) conocido como etapa B haya sido sometido a un prensado a alta temperatura y presión entre dos láminas de cobre.
El preimpregnado suele estar formado por una tela de vidrio tejida e impregnada de resina. Como se ha indicado anteriormente, la resina puede ser de diferentes tipos. Del mismo modo, las fibras de vidrio pueden estar formadas por diferentes tipos y grosores de vidrio.
Los laminados y preimpregnados están reforzados con tela de vidrio.
Las mayores frecuencias y tasas de transferencia de datos exigen constantes dieléctricas precisas y más bajas, y el grosor, junto con la relación entre el vidrio y la resina, deben controlarse estrictamente en las fases de planificación y fabricación.
Laminado de PCB:
- Tg: Temperatura de transición vítrea Temperatura a la que el material pasa del estado rígido al deformable.
- Td: Temperatura de descomposición Temperatura a la que el material comienza a descomponerse.
- CTE-Coeficiente de Expansión Térmica La tasa de expansión de un laminado en función del cambio de temperatura.
- Dk- Constante dieléctrica relativa Propiedad de un material que impide la transmisión de una onda electromagnética.
- Tangente Df-Loss Propiedad de un material que describe la cantidad de energía transmitida que absorbe el material.
Selección del mejor material para su tipo de tabla
En la siguiente tabla, se comparan algunos laminados comunes según la constante dieléctrica (Dk ) la capacidad de soportar el calor (Tg) y la aplicación.
Categorías de materiales definidas por la CIP:
Placas impresas rígidas y multicapa IPC-4101
Aplicaciones de alta velocidad/alta frecuencia IPC-4103
Dieléctricos de base flexible IPC-4202
Hojas de cubierta y películas adhesivas flexibles IPC-4203
Dieléctricos flexibles con revestimiento metálico IPC4204
Comparación de materiales de PCB | |||
---|---|---|---|
Tipo de material | Dk (@1MHz) | Tg (0C) | Aplicación |
FR4 | 4.2-4.8 | 135-140 | Estándar |
FR4 | 4.5-4.8 | 150-170 | Estándar/sin plomo |
FR4 | 3,4-3,8 (@1GHz) | 180-220 | Alta velocidad |
PTFE | 2.2-2.8 | 160 | RF-Frecuencia de radio |
Polyimide | 3.8-4.2 | ≥250 | Uso a alta temperatura |
La tabla anterior no enumera todas las combinaciones posibles de materiales de PCB.
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