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Una inmersión profunda en los materiales laminados de PCB

Vistas: 920 Escrito por: Editor del sitio Hora de publicación: 2023-08-29 Origen: Planta

Los laminados son un material imprescindible. Los fabricantes los utilizan para desarrollar y fabricar PCB. Por lo tanto, es necesario comprender los distintos laminados disponibles para usted. En este artículo, aprenderemos qué es el laminado para PCB, por qué es crucial para fabricar productos electrónicos y cómo ayuda a que las señales se muevan. También descubriremos los diferentes tipos de laminado y cómo elegir el adecuado.

Laminado de PCB

¿Qué es el laminado de PCB?

Los laminados de PCB son materiales fundamentales utilizados en la construcción de placas de circuito impreso. Desempeñan un papel crucial en la configuración del rendimiento, la confiabilidad y la funcionalidad de los dispositivos electrónicos al proporcionar la base estructural y el aislamiento eléctrico necesarios para el funcionamiento de la PCB.

En esencia, los laminados de PCB son materiales compuestos formados por capas con propiedades específicas. Estas capas se unen mediante calor y presión para crear una estructura sólida en capas. Los dos componentes principales de un laminado de PCB son el núcleo y las capas preimpregnadas.

  • Capa central: La capa central forma la base central del laminado de PCB. Por lo general, está hecho de materiales como resina epoxi reforzada con fibra de vidrio, comúnmente conocida como FR-4. Esta capa proporciona resistencia mecánica, rigidez y espesor a la PCB.

  • Capa preimpregnada: La capa preimpregnada se coloca a ambos lados de la capa central. Consiste en una tela de fibra de vidrio impregnada con resina epoxi sin curar. Durante la fabricación de PCB, las capas preimpregnadas se calientan y comprimen, lo que hace que la resina epoxi se cure y cree una fuerte unión con la capa central.

Construcción de capas en laminados de PCB

Materiales laminados de PCB

Existen diferentes tipos de materiales laminados que se utilizan habitualmente en la fabricación de PCB. Cada tipo de laminado tiene sus propias fortalezas y debilidades, lo que los hace adecuados para aplicaciones específicas.

Tipo de laminadoComposiciónCaracteristicas clavesAplicaciones típicas
Laminado FR-4Tela de fibra de vidrio impregnada de resina epoxi.Buen aislamiento eléctrico, resistencia mecánica, rentable.Electrónica de consumo, equipos industriales.
Laminado RogersSustrato de PTFE relleno de cerámicaRendimiento de alta frecuencia, baja pérdida dieléctrica, propiedades eléctricas establesAplicaciones de RF/microondas, estaciones base, sistemas de radar
Laminado IsolaMateriales a base de epoxi, poliimida y PTFE.Integridad de la señal de alta velocidad, confiabilidad térmica, impedancia controladaCircuitos digitales de alta velocidad, sistemas RF/microondas.
Laminado de PCB con núcleo metálicoNúcleo metálico (aluminio o cobre)Conductividad térmica mejorada, disipación de calor efectiva.Iluminación LED, electrónica de potencia, sistemas de automoción.
Laminado de poliimidaPelícula de poliimida flexible recubierta de cobre.Resistencia a altas temperaturas, flexibilidad, excelente aislamiento eléctrico.Aeroespacial, dispositivos militares, circuitos flexibles.
Laminado CerámicoMateriales rellenos de cerámicaAlta conductividad térmica, baja pérdida dieléctrica, estabilidad a temperaturas elevadasAplicaciones de alta potencia y alta frecuencia
Laminado Flex y Rígido-FlexCapas flexibles y rígidas.Versatilidad de diseño, ahorro de espacio, flexibilidadDispositivos portátiles, implantes médicos, aeroespacial.
Laminado libre de halógenosMateriales ecológicosPropiedades similares a los laminados convencionales, cumplimiento de estándares ecológicos.Electrónica general, cumplimiento de normativa.
Laminado ecológicoMateriales sosteniblesImpacto ambiental reducido, componentes reciclados o biodegradables.Iniciativas ambientalmente conscientes

Laminado FR-4

FR-4 es el material laminado de PCB más utilizado y rentable. Está compuesto por tela tejida de fibra de vidrio impregnada de resina epoxi, proporcionando un buen aislamiento eléctrico y estabilidad mecánica.

Laminado de alta Tg

Los laminados de alta Tg (temperatura de transición vítrea) están diseñados para soportar temperaturas de funcionamiento más altas en comparación con el FR-4 estándar. Ofrecen una estabilidad térmica mejorada, lo que los hace adecuados para aplicaciones con requisitos de temperatura elevada.

Laminado Rogers

Los laminados Rogers son conocidos por su excelente rendimiento de alta frecuencia, baja pérdida dieléctrica y propiedades eléctricas estables. Se utilizan comúnmente en aplicaciones de RF y microondas, como estaciones base celulares, comunicaciones por satélite y sistemas de radar.

Laminado Isola

Isola es otra marca que ofrece laminados para diversas aplicaciones. Sus laminados están diseñados para características de rendimiento específicas, como gestión térmica y digital de alta velocidad, RF de alta frecuencia.

Laminado de poliimida

Los laminados de poliimida, conocidos por su resistencia y flexibilidad a altas temperaturas, se utilizan en aplicaciones que requieren flexibilidad y tolerancia a temperaturas extremas. Son muy adecuados para diseños de PCB que requieren múltiples capas. Además, los fabricantes utilizan este material para PCB flexible fabricación.

Laminado Cerámico

Los laminados cerámicos son ideales para aplicaciones de alta potencia y alta frecuencia. Ofrecen una excelente conductividad térmica, baja pérdida dieléctrica y estabilidad a altas temperaturas.

Laminado libre de halógenos

Los laminados libres de halógenos son opciones respetuosas con el medio ambiente que eliminan el uso de retardantes de llama halogenados. Se utilizan para cumplir con regulaciones y estándares de la industria que restringen el uso de ciertas sustancias peligrosas.

Laminado Isola

Isola ofrece una variedad de materiales laminados con características de rendimiento específicas, incluidas opciones basadas en epoxi, poliimida y PTFE. Los laminados Isola están diseñados para proporcionar integridad de señal de alta velocidad, confiabilidad térmica e impedancia controlada.

Propiedades de los laminados de PCB

Profundicemos en estas importantes propiedades (constante dieléctrica, conductividad térmica, temperatura de transición vítrea y coeficiente de expansión térmica) y exploremos cómo afectan el rendimiento general de una placa de circuito impreso.

Constante dieléctrica (ϵr)

La constante dieléctrica, también conocida como permitividad relativa, mide la capacidad de un material para almacenar energía eléctrica en un campo eléctrico. Básicamente, puede oscilar entre 3.5 y 5.5 ϵr. Afecta la velocidad de propagación de las señales eléctricas a través de la PCB. Las constantes dieléctricas más altas conducen a velocidades de señal más lentas, lo que provoca retrasos en la señal y posible distorsión. Las constantes dieléctricas bajas son deseables para aplicaciones de alta velocidad para minimizar la desviación de la señal y mantener la integridad de la señal.

Conductividad térmica (κ)

La conductividad térmica es la propiedad que determina la capacidad de un material para conducir el calor. Los PCB con componentes que generan calor requieren una disipación de calor eficiente para evitar el sobrecalentamiento. Los materiales con mayor conductividad térmica ayudan a difundir y disipar el calor, lo que reduce el riesgo de estrés térmico, fallas de componentes y degradación de la señal. Los laminados con núcleo metálico con alta conductividad térmica se prefieren para electrónica de potencia y aplicaciones de alta potencia.

Temperatura de transición del vidrio (Tg)

La temperatura de transición vítrea es la temperatura a la que un material amorfo pasa de un estado vítreo rígido a un estado gomoso más flexible. Los laminados pierden su integridad estructural cuando alcanzan un cierto rango de temperatura. Por lo tanto, utilizamos la temperatura de transición vítrea para ayudar a identificar cuándo el laminado se ablanda y endurece.

Coeficiente de expansión térmica (CTE)

El coeficiente de expansión térmica mide cómo cambian las dimensiones de un material con las variaciones de temperatura. Los PCB experimentan fluctuaciones de temperatura durante el funcionamiento y el montaje. Un CTE no coincidente entre diferentes materiales en la PCB puede provocar tensión mecánica, delaminación y fallas en las uniones de soldadura, especialmente en placas multicapa. Equilibrar el CTE es esencial para mantener la integridad estructural y evitar problemas de confiabilidad.

Cómo elegir el laminado de PCB adecuado

Seleccionar el material laminado apropiado para una PCB implica considerar varios factores para garantizar un rendimiento, confiabilidad y rentabilidad óptimos. A continuación se ofrecen pautas para elegir el material laminado adecuado en función de diferentes consideraciones:

Integridad de la señal

  • Directrices: Para una buena integridad de la señal, elija un laminado con una constante dieléctrica baja (Dk) y una pérdida dieléctrica baja (Df). Estas propiedades minimizan la atenuación y distorsión de la señal.

  • materiales: Busque laminados diseñados para aplicaciones de alta velocidad, como los materiales de alta velocidad de Isola o los laminados RF especializados.

  • Ejemplo: Los laminados Rogers con Dk y Df bajos se utilizan comúnmente para mantener la integridad de la señal en circuitos de alta frecuencia.

Rendimiento de alta frecuencia

  • Directrices: Las aplicaciones de alta frecuencia exigen laminados con propiedades eléctricas estables en un amplio rango de frecuencia. La tangente de baja pérdida es fundamental para evitar la pérdida de señal.

  • materiales: Elija laminados diseñados específicamente para aplicaciones de alta frecuencia, como los laminados de alta frecuencia de Rogers.

  • Ejemplo: Los laminados de la serie Rogers 4000 ofrecen un excelente rendimiento de alta frecuencia con bajas pérdidas.

Transferencia térmica

  • Directrices: Una gestión térmica óptima requiere laminados con alta conductividad térmica para disipar el calor de manera eficiente. Considere el rango de temperatura de funcionamiento y la resistencia térmica.

  • materiales: Los laminados con núcleo metálico o los laminados diseñados para aplicaciones de alta conductividad térmica son adecuados para una disipación de calor eficaz.

  • Ejemplo: Los laminados con núcleo metálico se utilizan habitualmente en aplicaciones donde la gestión térmica es fundamental, como la iluminación LED.

Rentabilidad

  • Directrices: Equilibrar el rendimiento y el costo es esencial. Elija un laminado que cumpla con las especificaciones requeridas y que se ajuste al presupuesto del proyecto.

  • materiales: Los laminados FR-4 estándar suelen ser opciones rentables para aplicaciones de uso general.

  • Ejemplo: Los laminados FR-4 se utilizan comúnmente en una amplia gama de aplicaciones debido a su rentabilidad.

Consideraciones Ambientales

  • Directrices: Cuando el impacto ambiental sea una preocupación, opte por laminados libres de halógenos o amigables con el medio ambiente que cumplan con las regulaciones y estándares de la industria.

  • materiales: Busque laminados etiquetados como libres de halógenos o ecológicos, garantizando el cumplimiento de los requisitos medioambientales.

  • Ejemplo: Los laminados libres de halógenos reducen el uso de sustancias peligrosas y se prefieren en aplicaciones que requieren el cumplimiento de normativas medioambientales.

Flexibilidad y factor de forma

  • Directrices: Los PCB flexibles y rígidos-flex exigen laminados que puedan resistir la flexión sin comprometer las propiedades eléctricas y mecánicas.

  • materiales: Elija laminados diseñados para PCB flexibles, que a menudo incorporan materiales de poliimida.

  • Ejemplo: Los laminados de poliimida son esenciales para PCB flexibles y rígido-flexibles en aplicaciones como dispositivos portátiles y médicos.

Proceso de fabricación de laminados de PCB

Proceso de fabricación de laminados de PCB

El proceso de fabricación de laminados de PCB es un paso crucial dentro del proceso de fabricación de PCB más amplio. Si bien se comparte el objetivo general de crear una placa de circuito impreso funcional, el enfoque y los pasos involucrados en la fabricación de laminados son distintos de los objetivos comunes. proceso de fabricacion de placas de circuito impreso. Aquí hay una comparación para resaltar las diferencias.

AspectoProceso de fabricación de laminados de PCBProceso común de fabricación de PCB
FocusCreando el material laminado base.Montaje de circuitos electrónicos funcionales.
Objetivo principalProduzca material laminado consistente.Crea placas de circuito impreso funcionales.
Pasos clave- Preparación de materiales de núcleo y preimpregnados.- Perforación de vías y agujeros de componentes.
- Apilamiento y laminación de capas.- Adición de trazas conductoras (grabado/revestimiento).
- Revestimiento de cobre para caminos conductores.- Colocación y soldadura de componentes.
- Aplicación de revestimientos/acabados protectores.
Factores críticos- Uniformidad y adherencia del material.- Conectividad de circuitos y calidad de traza.
- Constante dieléctrica, propiedades térmicas.- Precisión de colocación de componentes.
- Propiedades eléctricas consistentes.- Calidad y fiabilidad de soldadura.
SalidaEl material laminado utilizado en el ensamblaje de PCB.Placas de circuito impreso totalmente funcionales.
Papel en el proceso de PCBProporciona material base para PCB.Transforma el material base en PCB funcionales.
Conexión al proceso de PCBLos pasos posteriores implican el ensamblaje de PCB.Se basa en laminado para crear circuitos.

¿Busca un fabricante de laminado de PCB?

Los laminados de PCB son bloques de construcción esenciales que forman la estructura de las placas de circuito impreso. Proporcionan la base necesaria para ensamblar diseños electrónicos complejos y desempeñan un papel fundamental en la determinación del rendimiento y la confiabilidad generales de la PCB. Por eso es muy importante encontrar un fabricante de PCB profesional.

Nuestros Capacidad de fabricación de PCB es excepcional, asegurando que usted obtenga los mejores resultados para sus proyectos. Con nuestra experiencia, podemos proporcionar:

  • Selección de materiales experta: Nos destacamos en la selección del material laminado óptimo para sus requisitos específicos, considerando factores como el rendimiento de alta frecuencia, la gestión térmica y las limitaciones presupuestarias.

  • Precisión y Calidad: Nuestro proceso de fabricación está impulsado por la precisión y el control de calidad, lo que garantiza que sus laminados de PCB sean consistentes, confiables y cumplan con los estrictos estándares de la industria.

  • Soporte de extremo a extremo: Desde la selección de materiales hasta las pruebas y el control de calidad, ofrecemos soporte integral de extremo a extremo para garantizar que sus laminados de PCB cumplan con sus especificaciones.

  • Soluciones innovadoras: Estamos bien equipados para abordar los desafíos que se enfrentan durante la fabricación de laminados, empleando técnicas y tecnologías innovadoras para garantizar resultados exitosos.

No duden en contáctenos, estaremos encantados de ayudarle.

Sobre el Autor

Soy el supervisor de ingeniería y ventas que trabaja en Victorypcb desde 2015. Durante los últimos años, he sido responsable de todas las exposiciones en el extranjero como EE. UU. (IPC Apex Expo), Europa (Munich Electronica) y Japón (Nepcon), etc. Nuestra fábrica fundada en 2005, ahora tenemos 1521 clientes en todo el mundo y ocupamos muy buena reputación entre ellos.

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