PCB laminados:um guia abrangente

As pessoas geralmente dão como certo o quão complexa a estrutura das placas de circuito impresso pode ser. Como usamos PCBs para diferentes áreas de aplicação, cada uma requer materiais específicos. Os laminados são um material essencial. Os fabricantes os usam para desenvolver e fabricar PCBs. Assim, é necessário entender os vários laminados disponíveis para você. Este guia explorará tudo o que você precisa saber sobre laminados de PCB.

O que são laminados de PCB?

Um dispositivo robótico que desenvolve PCBs em miniatura segurando um laminado

Geralmente, os PCBs têm quatro camadas:serigrafia, máscara de solda, cobre e substrato (de cima para baixo). Consequentemente, essas camadas devem se unir para serem uma estrutura funcional para o PCB. Assim, a finalidade do laminado de PCB é fixar as camadas de PCB juntas.

Os laminados geralmente são materiais revestidos de cobre que normalmente consistem em folhas de resina. A resina que os fabricantes usam para construir laminados geralmente é à base de epóxi. No entanto, pode consistir em outros tecidos. No entanto, o fabricante primeiro cura as folhas usando resina termofixa para criar o laminado. Em seguida, comprimimos essas folhas de resina aplicando duas folhas de cobre em cada lado plano da coleção.

Por fim, o fabricante aplica calor e força até que as folhas se unam. Depois que o laminado endurece, ele se assemelha a um material de plástico ou vidro duro.

Qual ​​é a diferença entre laminados e pré-impregnados?

Instalação de tecnologia de fibra de carbono que produz material pré-impregnado
Fonte:Flickr (CC – Genérico)

Os pré-impregnados são tipicamente folhas de fibra de vidro reforçada. Os fabricantes de pré-impregnados os desenvolvem aplicando ou pré-impregnando essas folhas de fibra de vidro usando agentes de cura, como resina epóxi. Consequentemente, isso é muito diferente do processo de desenvolvimento de laminados. Os laminados geralmente consistem em folhas de pré-impregnados. Os pré-impregnados são apenas tecidos curados e impregnados. Em contraste, os laminados são folhas de material pressurizadas e aquecidas.

Tipos de laminados de PCB

Coleção de placas de circuito impresso

Como mencionado anteriormente, usamos PCBs diferentes para aplicações diferentes. Por exemplo, fabricantes de componentes de dispositivos podem usar PCBs flexíveis em dispositivos compactos. Os tipos mais comuns de laminados PCB são:

FR-4 (FR4)

PWB Fr-4 revestida de cobre

FR-4 refere-se a laminados de resina epóxi reforçada com vidro. É um material ignífugo. Daí o nome FR-4 (FR =Retardador de Chamas). No entanto, o FR-4 é o material mais popular para substratos de PCB. Este fato se deve à sua alta resistência mecânica e elétrica. Além disso, apresenta alta dissipação térmica quando os fabricantes aplicam aditivos. Além disso, esses aditivos podem aumentar a estabilidade, confiabilidade e especificações de potência do material.

No entanto, o FR-4 pode acomodar circuitos com alta contagem de camadas devido à sua constância. Como tal, é adequado para fabricação de PCB de alta frequência.

Poliimida

Flex PCB que usa material de poliimida
Fonte:Wikimedia Commons

Os fabricantes valorizam os laminados de poliimida por sua alta eficiência térmica inata. Além disso, eles tendem a ser mais confiáveis ​​do que os materiais FR-4. Este fato deve-se principalmente à sua baixa expansão térmica. Consequentemente, os fabricantes de dispositivos os implementam em eletrônicos que as pessoas usam em ambientes hostis. Além disso, torna-os altamente adequados para projetos de PCB que exigem várias camadas. No entanto, os fabricantes usam esse material para fabricação de PCB flexível.

Teflon

Os fabricantes normalmente usam laminados de Teflon para desenvolver PCBs de alta velocidade. Aliás, é por causa de suas brilhantes propriedades elétricas. Assim como no FR-4, os fabricantes podem aplicar aditivos ao Teflon para aumentar seu estresse mecânico.

Teflon é um dos materiais laminados mais caros. Como tal, é um dos materiais menos populares na fabricação e fabricação de PCB. Além disso, é preciso habilidade, alta experiência e equipamentos especializados para fabricar laminados à base de Teflon.

Epóxi de alta Tg

O epóxi de alta Tg é um material laminado com alta temperatura de transição vítrea (também conhecida como temperatura de vitrificação). Devido a este atributo, apresenta excelente tolerância ao calor. Consequentemente, é altamente adequado para uso em aplicações e máquinas industriais. Além disso, o epóxi de alta Tg possui resistência química e à umidade brilhante. Os fabricantes normalmente o utilizam na construção de PCBs multicamadas.

BT-Epoxy

BT-Epoxy é uma combinação de bismaleimida triazina e resina epóxi. Os fabricantes o valorizam por causa de sua capacidade de manter sua estrutura sob temperaturas extremas. Possui excelentes propriedades elétricas e mecânicas. Portanto, é altamente adequado para aplicações militares e industriais. No entanto, PCBs sem chumbo e multicamadas são os PCBs mais comuns que usam laminados BT-Epóxi.

Outros materiais

Material de fibra de vidro

Os materiais listados acima não são os únicos que os fabricantes usam para produzir laminados. Por exemplo, usamos laminados revestidos de cobre para PCBs de alta frequência. Além disso, podemos usar tecidos cerâmicos, ésteres de cianato e outras combinações de resinas e produtos químicos.

No entanto, esses materiais podem não ser dignos de menção porque os fabricantes não os implementam tanto quanto os outros materiais deste guia. Além disso, eles também podem ser mais caros e mais difíceis de manipular.

Propriedades dos laminados

Ao selecionar o material e o laminado adequados para o seu PCB, considere alguns atributos. Essas propriedades podem ser térmicas, mecânicas ou elétricas. Esta seção irá explorar essas propriedades.

Propriedades térmicas

PCB sofrendo queimaduras por curto-circuito

• Temperaturas de transição vítrea (Tg) :Os laminados perdem sua integridade estrutural quando atingem uma determinada faixa de temperatura. Assim, usamos a temperatura de transição vítrea para ajudar a identificar quando o laminado amolece e endurece.
• Temperatura de decomposição (Td): Descreve o ponto de temperatura em que o laminado começa a sofrer danos permanentes (fusão). Assim, é importante usar laminados de PCB cujas temperaturas de operação sejam inferiores às faixas de decomposição.
• Coeficiente de expansão térmica (CTE): Descreve a taxa de expansão do laminado. Se introduzirmos calor no laminado que ultrapassa seu limite CTE, ele começará a se expandir. Portanto, é importante observar o coeficiente de expansão térmica ao integrar uma PCB em um dispositivo.
• Condutividade térmica (k): Uma propriedade que descreve a capacidade de um laminado de transferir ou conduzir calor. É representado por Kelvins.

Propriedades elétricas

Foto macro de uma placa de circuito impresso

• Constante Dielétrica ( ϵr ) :Descrever a permeabilidade elétrica e relativa do laminado. Essencialmente, pode variar entre 3,5 e 5,5 ϵr.
• Tangente de Perda Dielétrica (tan δ): Representa a difusão quantificável de energia elétrica no laminado. Normalmente, os laminados de PCB têm um tan δ entre 0,02 e 0,0001.
• Resistividade elétrica/volume (ρ): Representa a capacidade do laminado de resistir à corrente elétrica. Geralmente, os laminados têm uma resistividade elétrica entre 103 e 1010 Ω⋅m (megaohms).
• Resistividade de superfície (ρS): Indica a resistividade externa do laminado. A umidade e a temperatura podem afetá-lo.
• Força elétrica: Representa a capacidade do laminado de resistir a uma pane elétrica. Aliás, as pessoas também se referem a ele como rigidez dielétrica. Usamos volts por metro para representá-lo.

Propriedades Químicas

Placas de circuito impresso submersas em água e sabão.

• Inflamabilidade: Uma propriedade que representa a capacidade desse laminado de resistir a ignições de chama. Enquanto a maioria dos laminados tende a ser inflamável, eles ainda podem sofrer com incêndios externos. Assim, esta propriedade denota por quanto tempo um laminado queimará enquanto estiver em chamas.
• Absorção de umidade: Representa quanta umidade atmosférica um laminado pode resistir. Especialmente quando submergimos o laminado em água. No entanto, este valor afeta as propriedades térmicas e dielétricas do laminado.
• Resistência ao cloreto de metileno: Indica a resistência química do laminado. Especificamente para diclorometano (ou cloreto de metileno).

Propriedades mecânicas

Produção automatizada de um módulo de RAM que usa um PCB miniaturizado

• Força do peeling: Refere-se à força da ligação que conecta as várias camadas do laminado.
• Força Flexural: Descreve a capacidade do laminado de resistir à tensão física. Basicamente, é resistência à tração. Essencialmente, essa propriedade denota o quanto você pode aplicar pressão e dobrar um laminado antes que ele finalmente quebre.
• Densidade: Refere-se à massa ou espessura do laminado.
• Tempo de delaminação: Indica a quantidade de tempo que um laminado pode suportar temperaturas acima do limite antes de começar a desconstruir.

Como selecionar o material laminado PCB

Uma máquina fazendo furos em uma placa de circuito impresso

Quando você considera o material para seu laminado elétrico/PCB, há algumas coisas a serem consideradas além das especificações técnicas ou propriedades. Outros aspectos que você deve contemplar incluem:

O custo

Ao selecionar laminados de PCB, o custo deve sempre ser examinado primeiro. Embora possa parecer razoável adquirir os materiais mais caros, pode não ser ideal para grandes produções. Novamente, o FR-4 é o material laminado de PCB mais popular. Como tal, é o menos dispendioso de adquirir. Possui alta confiabilidade e é adequado para PCBs de camada única e multicamada. Embora você possa obter e integrar materiais mais caros em seus projetos (como ouro), considere uma abordagem mais pragmática. Recomendamos comprar um tecido que faça tudo o que você precisa, economizando mais dinheiro.

A qualidade

Coleção de placas de prototipagem verdes

A qualidade cruza ligeiramente com o custo. Materiais de alta qualidade tendem a ser mais caros. No entanto, você ainda pode encontrar um equilíbrio entre esses dois aspectos. Assim, você deve adquirir seus materiais de um atacadista ou produtor com reputação de vender tecidos de alta qualidade a um preço razoável.

O fabricante de PCB


Soldadura de ferro automatizada de uma placa de circuito impresso

Ao escolher os materiais para seus laminados que eventualmente se tornarão seu PCB, é melhor colaborar com um fabricante de PCB respeitável. Este fabricante deve ser altamente experiente com os materiais que você planeja integrar em seu laminado. O fabricante deve estar familiarizado com uma variedade de estilos de fibra de vidro e tecido.

Além disso, eles devem ser capazes de validar seus projetos de PCB e escolha de material. Nós cobrimos você com nossas fábricas equipadas de forma moderna, desde a prototipagem até a produção em massa. Entre em contato com Wellpcb.com para todas as suas necessidades de fabricação de PCB.

Resumo

PCB com material de blindagem próximo

Antes do advento dos PCBs, os fabricantes de dispositivos eletrônicos precisavam confiar em construções ponto a ponto e projetos de enrolamento de fios. É seguro dizer que os PCBs modernos tornam a eletrônica atual possível. A eficácia das placas de circuito impresso é altamente dependente do material utilizado. Como o guia acima destaca, é por isso que os laminados e os materiais laminados são tão importantes. No entanto, esperamos que você tenha achado este guia útil. Como sempre, obrigado por ler.