你应该考虑在董事会设计PCB材料属性
关键的外卖
PCB的电,热,机械刺激主要取决于材料的衬底材料。
今天的设计师PCB基板材料的选择范围,从典型FR4基板到专门的低损耗层压制品。
不同的材料特性更可取的应用程序,和设计师应该选择特定的材料属性,对他们的设计很重要。
PCB材料属性将决定电气,机械和热行为的董事会。
热、机械和电气的行为每一个电路板是由PCB基板的材料特性,导体和组件材料。在这些不同的材料中,设计师们最控制董事会的行为通过选择正确的PCB基材。PCB材料特性,特别是树脂和复合材料,将主宰你的董事会对机械、热、电刺激。
当你需要选择一个PCB基板材料、印刷电路板材料属性对你的董事会最重要?答案取决于董事会的应用程序和环境中你的PCB将部署。当你为你的下一个选择半固化片和复合材料PCB,这里有一些重要的材料特性,您应该考虑为您的应用程序。
重要的PCB材料属性
衬底的选择不再局限于FR4,但你不应该轻易作出PCB层选择的决定。你应该首先了解不同材料属性如何影响你的PCB和选择一个相应的层压板,满足您的业务需求。不要只听销售说从层压板制造商;花点时间去了解每一个衬底材料特性以及它们如何影响你的PCB。
PCB材料属性的一些数据网上可以找到,但是最好咨询制造商,尤其是专业的复合材料层板没有两个是完全相同的,也有两个完全相同。更多的异国情调的材料,如陶瓷和金属芯多氯联苯给一系列独特的材料属性。
重要的PCB材料属性所有设计师都应该理解分为四个领域:电气、结构、机械和热性能。
电气性能
所有重要的电气性能,需要考虑在今天的PCB基板材料中体现介电常数。
介电常数
这是主要的电气性质时要考虑设计一个高速/高频PCB分层盘旋飞行。介电常数是一个复杂的数量是频率的函数,它产生了以下形式的分散的PCB基板:
速度色散:由于介电常数是频率的函数,不同的频率会经历不同程度的丧失和旅行速度不同。
损失分散:衰减信号的经历也是一个频率的函数。分散状态的简单模型,损失增加随着频率增加,但这并不完全正确和一些分层可以有一个复杂的损失与频谱。
这两个效应导致的失真信号在传播经验。模拟信号操作在非常狭窄的带宽或一个单一的频率,色散无关紧要。然而,它在数字信号是非常重要的,是建模的主要挑战之一,高速互连设计数字信号。
结构特性
PCB及其基质的结构也会影响机械、热、电性质。这些属性主要体现在两个方面:玻璃编织风格和粗糙的铜导体。
玻璃编织风格
玻璃编织风格树叶的缝隙PCB基板,和它与树脂含量。玻璃和浸渍树脂的体积比例相结合来确定均值衬底介电常数。此外,差距在玻璃编织风格创建所谓的纤维编织效果不同衬底介电常数,以及一个互连产生倾斜,共振,损失。这些效应变得非常著名的50 ~ GHz越高,影响雷达信号,multi-gigabit以太网和典型LVDS并行转换器通道信号。
普通玻璃编织风格的PCB基板材料
铜粗糙度
尽管这是一个打印铜导体的结构属性,它有助于互连的电阻抗。导体有效增加肌肤的表面粗糙度影响阻力在高频段,从而归纳感生涡流信号传播期间的损失。铜蚀刻、铜沉积方法和半固化片的表面都在某种程度上影响表面粗糙度。
热性能
有两组热性能的PCB分层和基质选择衬底材料时需要考虑在一起。
热导率和比热
需要提高董事会的热量的温度由一个学位是量化衬底的比热,而运输的热量通过单位时间内基质导热系数的量化。在一起,这些PCB材料属性将决定你的董事会的最终温度与环境在热平衡时的操作。如果你的董事会将部署在一个热的环境需要迅速消散成大型散热片或外壳,应该使用导热系数较高的衬底。
玻璃化转变温度和热膨胀系数(CTE)
这两个印刷电路板材料属性也相关。所有材料都有一些热膨胀系数(CTE),这恰好是一个PCB基板(即各向异性数量。沿着不同的方向),膨胀率是不同的。一旦董事会的温度超过了玻璃化转变温度(Tg), CTE值会突然增加。CTE值应该尽可能低所需的温度范围内,与Tg值应尽可能高。最便宜的FR4基板将Tg ~ 130°C,但大多数制造商提供了一个核心和层压板选择与Tg ~ 170°C。
上面列出的热性能也与导体在PCB基板的机械稳定性。特别是,CTE不匹配产生高纵横比的一个已知的可靠性问题通过和盲/埋通过,通过在哪里容易骨折由于机械压力体积膨胀。High-Tg材料和其他专业分层开发出于这个原因,和设计师在设计人类发展指数可能会考虑使用这些替代材料。
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