Wprowadzenie materiałów PCB
Ogólnie dzieli się je na pięć kategorii w zależności od różnych materiałów wzmacniających stosowanych w płytach: na bazie papieru, na bazie tkaniny z włókna szklanego, na bazie kompozytu (seria CEM), na bazie laminowanej płyty wielowarstwowej i na bazie materiałów specjalnych (ceramika, na bazie rdzenia metalowego itp.).
Jeśli sklasyfikowano według kleju żywicznego stosowanego do płyt, w przypadku typowych CCI na bazie papieru, istnieją różne typy, takie jak żywica fenolowa (XPC, XXXPC, FR-1, FR-2 itp.), żywica epoksydowa (FE-3), żywica poliestrowa itp. W przypadku typowych CCL na bazie tkaniny szklanej, najczęściej stosowana jest żywica epoksydowa (FR-4, FR-5). Istnieją również inne specjalne żywice (wykorzystujące tkaninę z włókna szklanego, włókno poliimidowe, włókninę itp. jako materiały wzmacniające), takie jak żywica modyfikowana bismalaleimidowo-triazyną (BT), żywica poliimidowa (PI), żywica eteru p-fenylenowego (PPO), żywica maleimidowo-styrenowa (MS), żywica policyjanurowa, żywica poliolefinowa itp. Zgodnie z właściwościami zmniejszającymi palność CCL, można je podzielić na typy opóźniające palenie (UL94-V0, UL94-V1) i niepalne (UL94-HB).
W ostatnich latach wraz ze wzrostem świadomości zagadnień ochrony środowiska do CCL uniepalnionych wprowadzono nową odmianę CCL niezawierającą związków bromowanych, zwaną „zielonym CCL uniepalniającym”. Ponieważ technologia produktów elektronicznych rozwija się szybko, wobec CCL stawiane są wyższe wymagania dotyczące wydajności. Dlatego na podstawie klasyfikacji wydajności CCL można je dalej podzielić na CCL o ogólnej wydajności, CCL o niskiej stałej dielektrycznej, CCL o wysokiej odporności na ciepło (L dla płyt ogólnych wynosi powyżej 150 ℃), CCL o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej (zwykle stosowany na tekturach opakowaniowych) i inne typy.
Szczegóły parametrów i zastosowań są następujące:
1. 94-HB: Zwykła tektura, niepalna (najniższego gatunku materiał, używany do wycinania perforacji, nie może być używany jako płyta zasilająca)
2. 94-V0: Tektura trudnopalna (stosowana do dziurkowania)
3. 22F: Płyta jednostronna z półwłókna szklanego (stosowana do wycinania perforacji)
4. CEM-1: Płyta jednostronna z włókna szklanego (należy nawiercać komputerowo, nie można dziurkować)
5. CEM-3: Dwustronna płyta z półwłókna szklanego (z wyjątkiem tektury dwustronnej jest to materiał z najniższej półki na płyty dwustronne. Z tego materiału można wykonać proste płyty dwustronne i jest tańszy niż FR-4)
6. FR-4: Dwustronna płyta z włókna szklanego. Właściwości zmniejszające palność dzielą się na 94VO-V-1-V-2-94HB. Półutwardzony arkusz ma wymiary 1080 = 0,0712 mm, 2116 = 0,1143 mm, 7628 = 0,1778 mm. Zarówno FR4, jak i CEM-3 są używane do wskazania materiału płyty, przy czym FR4 to płyta z włókna szklanego, a CEM-3 to płyta na bazie kompozytu.
Stała dielektryczna materiałów PCB
Badania stałej dielektrycznej materiałów PCB wynikają z tego, że stała dielektryczna wpływa na prędkość i integralność sygnału transmisji sygnału na PCB. Dlatego ta stała jest niezwykle ważna. Powodem, dla którego personel zajmujący się sprzętem przeocza ten parametr, jest to, że stała dielektryczna jest określana, gdy producent wybiera różne materiały do wykonania płytki PCB.
Stała dielektryczna: Gdy ośrodek zostanie poddany działaniu zewnętrznego pola elektrycznego, wytworzy się w nim indukowany ładunek, który osłabia pole elektryczne. Stosunek pierwotnie przyłożonego pola elektrycznego (w próżni) do końcowego pola elektrycznego w ośrodku jest względną stałą dielektryczną (lub stałą dielektryczną), znaną również jako stała dielektryczna, która jest powiązana z częstotliwością.
Stała dielektryczna jest iloczynem względnej stałej dielektrycznej i absolutnej stałej dielektrycznej próżni. Jeśli materiał o wysokiej stałej dielektrycznej zostanie umieszczony w polu elektrycznym, siła pola elektrycznego ulegnie znacznemu zmniejszeniu w dielektryku. Względna stała dielektryczna idealnego przewodnika jest nieskończona.
Polarność materiałów polimerowych można określić na podstawie stałej dielektrycznej materiału. Generalnie substancje o względnej stałej dielektrycznej większej niż 3,6 są substancjami polarnymi; substancje o względnej stałej dielektrycznej w zakresie od 2,8 do 3,6 są substancjami słabo polarnymi; a substancje o względnej stałej dielektrycznej mniejszej niż 2,8 są substancjami niepolarnymi.
Stała dielektryczna materiałów FR4
Stała dielektryczna (Dk, ε, Er) określa prędkość, z jaką sygnał elektryczny rozchodzi się w ośrodku. Prędkość propagacji sygnału elektrycznego jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego ze stałej dielektrycznej. Im niższa stała dielektryczna, tym szybsza transmisja sygnału. Weźmy analogię. Kiedy biegasz po plaży, głębokość wody pokrywająca kostki reprezentuje lepkość wody, czyli stałą dielektryczną. Im bardziej lepka jest woda, tym wyższa stała dielektryczna i wolniejsza praca.
Stała dielektryczna nie jest łatwa do zmierzenia ani zdefiniowania. Nie jest to związane tylko z charakterystyką medium, ale także z metodą badania, częstotliwością badań, stanem materiału przed i w trakcie badania. Stała dielektryczna również zmienia się wraz z temperaturą, a niektóre specjalne materiały uwzględniają temperaturę podczas rozwoju. Wilgotność jest również istotnym czynnikiem wpływającym na stałą dielektryczną; ponieważ stała dielektryczna wody wynosi 70, niewielka ilość wody może spowodować znaczne zmiany.
FR4 Strata dielektryczna materiału: Jest to strata energii spowodowana polaryzacją dielektryka i efektem opóźnienia przewodności dielektrycznej materiału izolacyjnego pod wpływem pola elektrycznego. Znany również jako strata dielektryczna lub po prostu strata. Pod działaniem zmiennego pola elektrycznego kąt niedoboru cosinusa kombinacji wektorów między prądem przepływającym przez dielektryk i napięciem na dielektryku (kąt współczynnika mocy Φ) nazywany jest kątem straty dielektrycznej. Strata dielektryczna FR4 wynosi na ogół około 0,02 i strata dielektryczna wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości.
Wartość TG materiału FR4: Nazywana jest również temperaturą zeszklenia, która zazwyczaj wynosi 130 ℃, 140 ℃, 150 ℃ i 170 ℃.
Standardowa grubość materiału FR4
Powszechnie stosowane grubości to 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,5 mm, 1,6 mm, 1,8 mm i 2,0 mm. Odchylenie grubości płyty różni się w zależności od zdolności produkcyjnej fabryki płyt. Typowa grubość miedzi w płytach pokrytych miedzią FR4 wynosi 0,5 uncji, 1 uncji i 2 uncji. Dostępne są również inne grubości miedzi, które należy skonsultować z producentem PCB w celu ustalenia.
