Как правильно подобрать материал диэлектрика для печатной платы (PCB)?

Материал диэлектрика печатной платы (PCB) относится к материалу, который не является проводящим по своей природе, он очень важен при формировании печатных плат. Эти материалы действуют как изоляторы, а также барьеры между проводящими слоями, чтобы избежать прямых соединений и сохранить чистоту сигналов. По мере повышения уровня интеграции выбор диэлектрического материала, используемого в PCB, имеет решающее значение для достижения удовлетворительных характеристик в критически важных приложениях. В этом блоге мы обсудим 4 часто используемых диэлектрических материала для PCB и несколько советов о том, как выбрать лучший. Давайте начнем с его определения.

 

Что такое диэлектрические материалы?

Диэлектрики — это материалы, которые не обеспечивают проводимости и обладают способностью удерживать электрические заряды и предотвращать их прохождение через материал. Эти материалы различают два свойства: во-первых, это диэлектрическая проницаемость, которая показывает, насколько хорошо материалы могут хранить и передавать электрическую энергию. Другой фактор — это коэффициент диэлектрических потерь, который измеряет, насколько плохо материалы способны накапливать электрическую энергию. Диэлектрический материал в PCB используется между проводящими дорожками и местами для электрической изоляции, чтобы не возникало короткого замыкания или помех сигнала. Диэлектрические материалы, используемые в плате PCB, обеспечивают емкость платы, и это важно в высокочастотных «высокоскоростных» цепях. Их значения влияют на электрические, тепловые и механические характеристики печатной платы, включая диэлектрическую проницаемость, теплопроводность и механическую прочность материала.

 

FR-4 (Антипирен 4)

FR-4 (Flame Retardant 4) является одним из самых популярных диэлектрических материалов для изготовления печатных плат PCB. Это композитный материал FC, который изготовлен из армированного стекловолокна и связующего из эпоксидной смолы. FR-4 обладает хорошим удельным электрическим сопротивлением, механическими свойствами и огнестойкостью, поэтому его можно использовать во многих приложениях. Тем не менее, его применение несколько ограничено в высокочастотных и высокоскоростных системах, поскольку диэлектрическая проницаемость fr4 сравнительно высока.

 

CEM-1, CEM-2 и CEM-3

CEM-1, CEM-2 и CEM-3— это композитные диэлектрические материалы с керамическим наполнителем, широко используемые в высокочастотных и высокоскоростных PCB. Эти материалы имеют более низкую диэлектрическую проницаемость и коэффициент диэлектрических потерь, чем FR-4, что снижает потери сигнала и его ухудшение. Они также демонстрируют отличные тепловые коэффициенты, которые помогают в управлении теплом, выделяемым в системе. Однако эти материалы обычно дороги и требуют специализированных производственных процессов.

 

Политетрафторэтилен (ПТФЭ)

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) — это фторполимерный материал, обладающий такими электрическими свойствами, как диэлектрическая проницаемость и коэффициент диэлектрических потерь. Диэлектрические материалы, изготовленные из полимера ПТФЭ, идеально подходят для высокочастотных схем и передачи СВЧ-сигналов, а также для схем, которые должны использоваться в химически агрессивных средах и при высоких температурах. Тем не менее, они могут стоить дороже и иметь очень ограниченные механические характеристики по сравнению с другими материалами.

 

Полиимид

Полиимид — это диэлектрический материал для PCB, который можно использовать при высоких рабочих температурах благодаря его термической стабильности, низкой способности улавливать влагу и хорошей диэлектрической ценности. Этот материал обычно используется в гибких и гибко-жестких схемах, а также в схемах, которые необходимо использовать при высоких температурах или в тех, которые подвергаются воздействию агрессивных химических веществ. Однако они могут быть более дорогими, а иногда их обработка более сложной.

 

Свойства, которые следует учитывать при выборе диэлектрических материалов для производства печатных плат

 

При выборе диэлектрических материалов для производства PCB важно учитывать следующие 4 ключевых свойства:

  1. Электрические свойства

  • Диэлектрическая проницаемость (DK)

Это показывает, сколько электрической энергии может удерживать материал на основе диэлектрической проницаемости. Это свойство влияет на скорость сигналов, а также на импеданс; и низкие значения DK желательны в высокоскоростных приложениях.

  • Коэффициент диэлектрических потерь (DF)

Коэффициент диэлектрических потерь определяется коэффициентом диэлектрических потерь, а показатели, характеризующиеся более низкими значениями DF, подходят для использования на высоких частотах. Он влияет на затухание сигнала и производительность.

  • Электрическая прочность

Электрическая прочность относится к интенсивности электрического напряжения, которое материал способен выдержать до того, как он разрушится. Это очень важно для высоковольтных приложений для обеспечения надежности и безопасности.

  1. Термические свойства

  • Температура стеклования (Tg)

Это температура, при которой полимер переходит из твердого и стекловидного состояния в мягкое и эластичное состояние. Для механических применений, особенно тех, которые работают при высоких температурах, существует тенденция использовать материал с высоким содержанием Tg.

  • Коэффициент теплового расширения (КЛТР)

КЛТР определяет степень расширения или усадки материала при изменении температуры. Еще одно соображение заключается в том, чтобы попытаться сделать КЛТР используемых диэлектрических материалов равным КЛТР меди, чтобы свести к минимуму механическое напряжение и отказы при длительном использовании или термоциклировании.

  • Теплопроводность

Теплопроводность — это мера того, насколько эффективно материал может передавать тепловые потоки из области с высокой температурой в область с низкой температурой. Таким образом, повышенная теплопроводность снимает проблему эффективного рассеивания тепла, что особенно важно для электронных схем.

  1. Химические свойства

  • Поглощение влаги

Поглощение влаги относится к количеству воды, которое данный материал способен поглотить. Предпочтительно меньше влаги, чтобы не нарушить электрические свойства и такие функции, как расслоение.

  • Химическая стойкость

Это свойство измеряет способность материала противостоять воздействию жидкостей или растворителей, кислот и других химических веществ. Это важный параметр для измерения того, можно ли использовать печатную плату в суровых условиях.

Заключение

Выбор диэлектрического материала в печатной плате является очень важным фактором. Это может сильно повлиять на производительность платы, ее надежность и применимость по назначению. Как упоминалось в этом блоге, каждый диэлектрический материал имеет различные характеристики, включая электрические, тепловые, механические и химические.

 

Все эти типы материалов возможно использовать при производстве PCB , а также последующем PCBA в Китае на нашем производстве! Если у Вас есть какие-либо опросы по производству печатных плат, то сяжитесь пожалуйста с нашей компанией по средствам электронной почты [email protected] или любым удобным для вас способом, мы подготовим максимально комфортную и выгодную цену для вас

Назад к списку