Materiais de substrato de PCB

As variedades de substrato usadas para PCB são amplamente divididas em duas categorias, a saber, materiais de substrato orgânico e materiais de substrato inorgânico.Os substratos inorgânicos são principalmente placas cerâmicas e substratos de aço revestidos com esmalte.Os materiais de substrato orgânico são materiais de reforço, como tecido de fibra de vidro (papel de fibra, feltro de vidro, etc.), embebidos em aglutinante de resina, por meio de secagem em branco, e depois cobertos com folha de cobre, feita de alta temperatura e alta pressão.

Este tipo de substrato, conhecido como laminado revestido de cobre (CCL), comumente conhecido como laminado revestido de cobre, é o principal material para a fabricação de PCB. O CCL possui muitas variedades, geralmente de acordo com os materiais de reforço da placa, pode ser dividido em : à base de papel, fibra de vidro à base de tecido, base composta (série CEM), base laminada multicamadas e materiais especiais baseados em (cerâmica, núcleo metálico baseado em) cinco categorias.Se classificados de acordo com os diferentes adesivos resinosos utilizados no cartão, os CCL comuns à base de papel são: resina fenólica (XPC, XXXPC, FR-1, FR-2, etc.), resina epóxi (FR-3), resina de poliéster e outros tipos.CCLs comuns à base de tecido de fibra de vidro são resinas epóxi (FR-4, FR-5), que são atualmente o tipo mais amplamente utilizado de tecido de fibra de vidro.Existem também outras resinas especiais (com tecido de fibra de vidro, fibras de amida polibásica, tecidos não tecidos, etc. como materiais adicionais): resinas de triazina modificadas com bismaleimida (BT), resinas de poliimida (PI), resinas de éter difenileno (PPO), anidrido maleico imida -resinas de estireno (MS), resinas de policianato, resinas de poliolefinas, resinas de poliolefinas, etc. CCLs são categorizados por seu desempenho e são divididos em CCLs de desempenho geral, CCLs de baixa constante dielétrica, CCLs de alta resistência ao calor (geralmente acima de 150°C para placas) , e baixo coeficiente de expansão térmica CCLs (geralmente usados ​​em substratos encapsulados).

Se o material do substrato for rígido e flexível, pode ser dividido em CCL rígido e CCL flexível.a tabela 8-4 indica o desempenho de vários materiais de substrato.A temperatura de transição vítrea Tg e o coeficiente de expansão térmica CTE são parâmetros importantes.Em geral, a Tg deve ser maior que a temperatura de operação do circuito e a temperatura máxima no processo de produção, enquanto a CTE deve ser a menor e consistente possível.

Substrato Cerâmico O material do substrato do substrato do circuito cerâmico é 96% de alumina, no caso da exigência de alta resistência do substrato, 99% de material de alumina pura pode ser usado.No entanto, a alumina de alta pureza é difícil de processar e tem baixo rendimento, por isso o preço do uso de alumina pura é alto.O óxido de berílio também é um material de substrato cerâmico, é um óxido metálico, com boas propriedades de isolamento elétrico e excelente condutividade térmica, pode ser utilizado como substrato para circuitos de alta densidade de potência, mas no processamento da poeira gerada é prejudicial ao ser humano corpo.As placas de circuito cerâmico são usadas principalmente para circuitos integrados híbridos de película fina e espessa, circuitos de micromontagem multichip, que têm as vantagens das placas de circuito de materiais orgânicos não podem ser comparadas.Por exemplo, o CTE da placa de circuito cerâmico pode corresponder ao CTE do invólucro LCCC, portanto a montagem dos dispositivos LCCC terá boa confiabilidade da junta de solda.

Além disso, os substratos cerâmicos são adequados para processos de evaporação a vácuo porque não liberam grandes quantidades de gases adsorvidos que podem causar diminuição do vácuo mesmo quando aquecidos.Além disso, o substrato cerâmico também possui resistência a altas temperaturas, bom acabamento superficial, alta estabilidade química, é um substrato de circuito preferido para circuitos híbridos de filme fino e espesso e circuitos de micromontagem multichip.No entanto, é difícil processá-lo em um substrato grande e plano e não pode ser transformado em uma combinação multibloco de estrutura de placa de carimbo para se adaptar às necessidades da produção automatizada.Além disso, o material cerâmico, devido à sua alta constante dielétrica, não é adequado para placas de circuito de alta velocidade, e o preço é que o PCB geral não pode pagar.

Placa de circuito de fibra de vidro epóxi, esta placa de circuito consiste em resina epóxi e fibras de vidro, que combina a resistência das fibras de vidro e as vantagens de resistência da resina epóxi, por isso tem boa resistência e ductilidade.Com ele, é possível produzir PCB de um lado, também pode produzir PCB de dupla face e multicamadas.placa de circuito de fibra de vidro epóxi na produção, a primeira penetração de resina epóxi no tecido de fibra de vidro feito de laminado.

Ao mesmo tempo, outros produtos químicos são adicionados, como agentes de cura, estabilizantes, agentes antiinflamáveis, adesivos e assim por diante.No laminado de um lado ou de ambos os lados da folha de cobre colada feita de laminado de fibra de vidro epóxi revestido de cobre como matéria-prima para placas de circuito impresso.Os tipos de laminados comumente usados ​​atualmente são os seguintes:

1. Laminados G-10 e G-11 são laminados de fibra de vidro epóxi, não contêm retardante de chama, podem ser perfurados com furadeira, mas não podem ser perfurados com puncionadeira.o desempenho do G-10 é muito semelhante ao dos laminados FR-4, enquanto o G-11 pode suportar temperaturas de trabalho mais altas.2. Laminados da série FR, todos contêm retardante de chama e, portanto, são denominados 'FR'.'.

（1） Laminado FR-1.Folha base de papel fenólico, esse substrato é comumente conhecido como Baquelite.

(2) Laminado FR-2.É semelhante ao XXXPC e é um laminado de resina fenólica à base de papel que só pode ser perfurado com punção, não com furadeira.

(3) Laminado FR-3.Laminado de resina epóxi à base de papel que pode ser perfurado à temperatura ambiente.

(4) Laminado FR-4.O laminado de fibra de vidro epóxi, que é extremamente semelhante ao laminado G-10, possui boas propriedades elétricas e características de processamento, podendo ser transformado em placas multicamadas.É amplamente utilizado em produtos industriais.

(5) laminado FR-5.Possui propriedades semelhantes ao FR-4, mas pode manter boa resistência e propriedades elétricas em temperaturas mais altas.

(6) Laminado FR-6.Laminado de fibra de vidro em resina de poliéster.Os laminados acima, comumente usados ​​​​G-10 e FR-4 para placas de circuito impresso multicamadas, são relativamente baratos e podem ser perfurados usando uma furadeira, fáceis de automatizar a produção.

laminados de resina não epóxi, tais laminados são principalmente laminados de fibra de vidro de resina de poliimida, laminados de fibra de vidro de Teflon, laminados à base de papel de resina fenólica e assim por diante.

(1) laminado de fibra de vidro de resina de poliimida.Pode ser usado como material de substrato de circuito rígido ou flexível, e sua resistência e estabilidade em altas temperaturas são superiores aos laminados FR-4, que são comumente usados ​​em produtos militares altamente confiáveis.

(2) Laminados GX e GT.São laminados de fibra de vidro de politetrafluoroetileno, as propriedades dielétricas desses materiais podem ser controladas, utilizados em produtos com requisitos rigorosos de constante dielétrica, enquanto as propriedades dielétricas do GX são melhores que as do GT, podendo ser utilizados em circuitos de alta frequência.

(3) Laminados XXXP e XXXPC.São placas de base de papel de resina fenólica, só podem ser perfuradas, não podem ser perfuradas, esses laminados são usados ​​apenas para placas de circuito impresso unilateral e dupla face, e não podem ser usados ​​como matéria-prima para placas de circuito impresso multicamadas.Por serem baratos, eles são amplamente utilizados como materiais de substrato de circuitos em eletrônicos civis.Para cada tipo de laminado, eles possuem sua própria temperatura máxima de operação contínua, se a temperatura de operação ultrapassar este valor de temperatura, as propriedades elétricas e mecânicas do laminado se deterioram significativamente, podendo até afetar o funcionamento do conjunto.A Tabela 8-5 lista a temperatura contínua máxima dos materiais de placas de circuito comumente usados.Da tabela pode ser visto o máximo contínuo da poliimida

A temperatura de trabalho mais alta, pertence à categoria de laminado de alta temperatura.Tabela 8-5 A temperatura contínua mais alta de materiais de substrato de circuito comumente usados ​​3.CCL código de caracteres comumente usado no padrão nacional GB/T 4721-92, fornece para o modelo de produto CCL com algumas letras do alfabeto e dois algarismos arábicos.A primeira letra C indica folha de cobre;a segunda e a terceira letras indicam a resina utilizada no material base;PE: fenólico EP: epóxi UP: poliéster SI: silicone TF: politetrafluoretileno PI: poliimida a quarta e quinta letras indicam que o material de reforço;CP: papel de celulose/fibra GC: pano de vidro não alcalino GM: feltro de fibra de vidro alcalino de coluna AC: Pano de fibra de poliamida aromática AM: Fibra de poliamida aromática Se papel de celulose for usado como material de reforço e um pano de vidro sem álcali for aplicado ambas as superfícies, 'G' é adicionado após CP.No final da carta há uma pequena linha horizontal conectada a dois números, indicando que o mesmo tipo de propriedades diferentes do número do produto.Com CCL retardador de chama no número após a letra 'F'.

CCL código de caracteres comumente usado no padrão nacional GB / T 4721-92, as disposições do modelo de produto CCL com algumas letras e dois algarismos arábicos.A primeira letra C indica folha de cobre;a segunda e a terceira letras indicam a resina utilizada no material base;PE: fenólico EP: epóxi UP: poliéster SI: silicone TF: politetrafluoretileno PI: poliimida a quarta e quinta letras indicam o material de reforço;CP: papel de celulose/fibra GC: tecido de vidro não alcalino GM: feltro de fibra de vidro alcalino AC: tecido de fibra de poliamida aromática AM: fibra de poliamida aromática Se papel de celulose for usado como material de reforço e tecido de vidro sem álcali for aplicado em ambos superfícies, 'G' é adicionado após CP.No final da carta há uma pequena linha horizontal conectada a dois números, indicando que o mesmo tipo de propriedades diferentes do número do produto.O CCL retardador de chama é indicado pela adição da letra “F” após o número.

Exemplo: CEPCP (G)-23F indica que o pano de vidro de duas superfícies à base de papel epóxi fixado à placa revestida de cobre, com retardador de chama.4. O tipo de folha de cobre e a espessura da folha de cobre no desempenho elétrico do produto têm um certo impacto, a folha de cobre é geralmente dividida em duas categorias principais de folha de cobre calandrada e eletrolítica de acordo com o método de fabricação.A folha de cobre calandrada requer alta pureza de cobre (geralmente ≥99,9%) e boa elasticidade, o que é adequado para a fabricação de PCBs de alto desempenho, como placas flexíveis, placas de sinal de alta frequência, etc., e é indicado pela letra ' W' na especificação do produto.A folha de cobre eletrolítica é usada na fabricação de PCBs comuns, a pureza do cobre é ligeiramente inferior à usada no método de calandragem (geralmente 99,8%) e é indicada pela letra 'E'.