Materiales de sustrato de PCB

Las variedades utilizadas para sustratos de PCB se dividen ampliamente en dos categorías, a saber, materiales de sustrato orgánicos y materiales de sustrato inorgánicos.Los sustratos inorgánicos son principalmente placas cerámicas y sustratos de acero esmaltados.Los materiales de sustrato orgánico son materiales de refuerzo como telas de fibra de vidrio (papel de fibra, fieltro de vidrio, etc.), empapados en un aglutinante de resina, secados hasta obtener un espacio en blanco y luego cubiertos con una lámina de cobre, hechos a alta temperatura y alta presión.

Este tipo de sustrato, conocido como laminado revestido de cobre (CCL), comúnmente conocido como laminado revestido de cobre, es el material principal para la fabricación de PCB.CCL tiene muchas variedades, generalmente según los materiales de refuerzo de la placa, se pueden dividir en : a base de papel, a base de tela de fibra de vidrio, base compuesta (serie CEM), base multicapa laminada y materiales especiales basados ​​en las cinco categorías (cerámica, núcleo metálico).Si se clasifican según los diferentes adhesivos de resina utilizados en el tablero, los CCL a base de papel habituales son: resina fenólica (XPC, XXXPC, FR-1, FR-2, etc.), resina epoxi (FR-3), resina de poliéster. y otros tipos.Los CCL a base de tela de fibra de vidrio más comunes son las resinas epoxi (FR-4, FR-5), que actualmente son el tipo de tela de fibra de vidrio más utilizado.También existen otras resinas especiales (con tela de fibra de vidrio, fibras de amida polibásica, telas no tejidas, etc. como materiales adicionales): resinas de triazina modificadas con bismaleimida (BT), resinas de poliimida (PI), resinas de éter de difenileno (PPO), imida de anhídrido maleico. -resinas de estireno (MS), resinas de policianato, resinas de poliolefina, resinas de poliolefina, etc. Las CCL se clasifican según su rendimiento y se dividen en CCL de rendimiento general, CCL de baja constante dieléctrica y CCL de alta resistencia al calor (generalmente por encima de 150 °C para tableros). y CCL de bajo coeficiente de expansión térmica (generalmente utilizados en sustratos encapsulados).

Si el material del sustrato es rígido y flexible, se puede dividir en CCL rígido y CCL flexible.La tabla 8-4 indica el rendimiento de varios materiales de sustrato.La temperatura de transición vítrea Tg y el coeficiente de expansión térmica CTE son parámetros importantes.En general, la Tg debe ser mayor que la temperatura de funcionamiento del circuito y la temperatura máxima en el proceso de producción, mientras que el CTE debe ser lo más pequeño y consistente posible.

Sustrato cerámico El material del sustrato del circuito cerámico es 96% de alúmina; en el caso de que se requiera una alta resistencia del sustrato, se puede utilizar material de alúmina pura al 99%.Sin embargo, la alúmina de alta pureza es difícil de procesar y tiene un bajo rendimiento, por lo que el precio de utilizar alúmina pura es alto.El óxido de berilio también es un material de sustrato cerámico, es un óxido metálico, con buenas propiedades de aislamiento eléctrico y excelente conductividad térmica, puede usarse como sustrato para circuitos de alta densidad de potencia, pero en el procesamiento el polvo generado es dañino para el ser humano. cuerpo.Las placas de circuito cerámico se utilizan principalmente para circuitos integrados híbridos de película delgada y gruesa, circuitos de microensamblaje de múltiples chips, que tienen las ventajas de las placas de circuito de materiales orgánicos que no se pueden comparar.Por ejemplo, el CTE de la placa de circuito cerámico puede coincidir con el CTE de la carcasa LCCC, por lo que el ensamblaje de dispositivos LCCC tendrá una buena confiabilidad de la unión de soldadura.

Además, los sustratos cerámicos son adecuados para procesos de evaporación al vacío porque no liberan grandes cantidades de gases adsorbidos que pueden provocar una disminución del vacío incluso cuando se calientan.Además, el sustrato cerámico también tiene resistencia a altas temperaturas, buen acabado superficial, alta estabilidad química, es un sustrato de circuito preferido para circuitos híbridos de película delgada y gruesa y circuitos de microensamblaje de múltiples chips.Sin embargo, es difícil procesarlo en un sustrato grande y plano, y no se puede convertir en una combinación de múltiples bloques de estructura de placa de sello para adaptarse a las necesidades de la producción automatizada.Además, el material cerámico, debido a su alta constante dieléctrica, no es adecuado para placas de circuitos de alta velocidad y el precio es que el PCB general no se puede permitir.

Placa de circuito de fibra de vidrio epoxi. Esta placa de circuito consta de resina epoxi y fibras de vidrio, que combina la resistencia de las fibras de vidrio y las ventajas de tenacidad de la resina epoxi, por lo que tiene buena resistencia y ductilidad.Con él, que puede producir PCB de una cara, también puede producir PCB de doble cara y multicapa.Placa de circuito de fibra de vidrio epoxi en la producción, la primera penetración de resina epoxi en la tela de fibra de vidrio hecha de laminado.

Al mismo tiempo, se añaden otros productos químicos, como agentes de curado, estabilizadores, agentes antiinflamables, adhesivos, etc.En el laminado, en uno o ambos lados de la lámina de cobre adherida se hace un laminado de fibra de vidrio epoxi recubierto de cobre como materia prima para placas de circuito impreso.Los tipos de laminados comúnmente utilizados en la actualidad son los siguientes:

1. Los laminados G-10 y G-11 son laminados de fibra de vidrio epoxi, no contienen retardantes de llama, se pueden perforar con máquina perforadora pero no se permite perforar con máquina perforadora.El rendimiento del G-10 es muy similar al de los laminados FR-4, mientras que el G-11 puede soportar temperaturas de trabajo más altas.2. Los laminados de la serie FR contienen retardantes de llama y, por eso, se denominan 'FR'.'.

（1） Laminado FR-1.Hoja base de papel fenólico, este sustrato se conoce comúnmente como Baquelita.

(2) Laminado FR-2.Es similar a XXXPC y es un laminado de resina fenólica a base de papel que solo se puede perforar con un punzón, no con un taladro.

(3) Laminado FR-3.Laminado de resina epoxi a base de papel, perforable a temperatura ambiente.

(4) Laminado FR-4.El laminado de fibra de vidrio epoxi, que es extremadamente similar al laminado G-10, tiene buenas propiedades eléctricas y características de procesamiento, y puede convertirse en tableros multicapa.Es ampliamente utilizado en productos industriales.

(5) Laminado FR-5.Tiene propiedades similares al FR-4, pero puede mantener buenas propiedades eléctricas y de resistencia a temperaturas más altas.

(6) Laminado FR-6.Laminado de fibra de vidrio de resina de poliéster.Los laminados anteriores, comúnmente utilizados G-10 y FR-4 para placas de circuito impreso multicapa, son relativamente económicos y se pueden perforar con un taladro, lo que facilita la automatización de la producción.

laminados de resina no epoxi tales laminados son principalmente laminados de fibra de vidrio de resina de poliimida, laminados de fibra de vidrio de teflón, laminados a base de papel de resina fenólica, etc.

(1) laminado de fibra de vidrio de resina de poliimida.Puede usarse como material de sustrato de circuito rígido o flexible, y su resistencia y estabilidad a altas temperaturas son superiores a los laminados FR-4, que se usan comúnmente en productos militares altamente confiables.

(2) Laminados GX y GT.Son laminados de fibra de vidrio de politetrafluoroetileno, las propiedades dieléctricas de estos materiales se pueden controlar y se pueden usar en productos con estrictos requisitos de constante dieléctrica, mientras que las propiedades dieléctricas de GX son mejores que las de GT y se pueden usar en circuitos de alta frecuencia.

(3) Laminados XXXP y XXXPC.Son placas base de papel de resina fenólica, solo se pueden perforar, no se pueden perforar, estos laminados solo se usan para placas de circuito impreso de una y dos caras, y no se pueden usar como materia prima para placas de circuito impreso multicapa.Debido a su bajo costo, se utilizan ampliamente como materiales de sustrato de circuitos en electrónica civil.Para cada tipo de laminado, tienen su propia temperatura máxima de funcionamiento continuo, si la temperatura de funcionamiento supera este valor de temperatura, las propiedades eléctricas y mecánicas del laminado se deterioran significativamente e incluso afectan el funcionamiento del conjunto.La Tabla 8-5 enumera la temperatura continua máxima de los materiales de placas de circuito utilizados comúnmente.En la tabla se puede ver la máxima continuidad de la poliimida.

La temperatura de trabajo más alta, pertenece a la categoría de laminados de alta temperatura.Tabla 8-5 La temperatura continua más alta de los materiales de sustrato de circuito comúnmente utilizados 3. El código de caracteres CCL comúnmente utilizado en el estándar nacional GB/T 4721-92 proporciona el modelo de producto CCL con algunas letras del alfabeto y dos números arábigos.La primera letra C indica lámina de cobre;las dos letras segunda y tercera indican la resina utilizada en el material base;PE: fenólico EP: epoxi UP: poliéster SI: silicona TF: politetrafluoroetileno PI: poliimida las letras cuarta y quinta indican que es el material de refuerzo;CP: papel de celulosa/fibra GC: tela de vidrio no alcalino GM: fieltro de fibra de vidrio alcalino para columna AC: paño de fibra de poliamida aromática AM: fibra de poliamida aromática Si se utiliza papel de celulosa como material de refuerzo y se coloca tela de vidrio libre de álcalis En ambas superficies, se agrega 'G' después de CP.Al final de la letra, hay una línea horizontal corta conectada a dos números, lo que indica que el mismo tipo de propiedades diferentes del número de producto.Con retardante de llama CCL en el número después de la letra 'F'.

CCL código de caracteres comúnmente utilizado en la norma nacional GB / T 4721-92, las disposiciones del modelo de producto CCL con unas pocas letras y dos números arábigos.La primera letra C indica lámina de cobre;las dos letras segunda y tercera indican la resina utilizada en el material base;PE: fenólico EP: epoxi UP: poliéster SI: silicona TF: politetrafluoroetileno PI: poliimida las letras cuarta y quinta indican el material de refuerzo;CP: papel de celulosa/fibra GC: tela de vidrio no alcalina GM: fieltro de fibra de vidrio alcalino AC: tela de fibra de poliamida aromática AM: fibra de poliamida aromática Si se utiliza papel de celulosa como material de refuerzo y se coloca tela de vidrio sin álcali en ambos superficies, se agrega 'G' después de CP.Al final de la letra, hay una línea horizontal corta conectada a dos números, lo que indica que el mismo tipo de propiedades diferentes del número de producto.El CCL retardante de llama se indica agregando la letra 'F' después del número.

Ejemplo: CEPCP (G)-23F indica que la tela de vidrio de dos superficies a base de papel epoxi unida a la placa revestida de cobre, con retardante de llama.4. El tipo de lámina de cobre y el grosor de la lámina de cobre tienen un cierto impacto en el rendimiento eléctrico del producto. La lámina de cobre generalmente se divide en dos categorías principales de lámina de cobre calandrada y electrolítica según el método de fabricación.La lámina de cobre calandrada requiere una alta pureza de cobre (generalmente ≥99,9%) y buena elasticidad, lo cual es adecuado para la fabricación de PCB de alto rendimiento, como placas flexibles, placas de señales de alta frecuencia, etc., y se indica con la letra ' W' en la especificación del producto.La lámina de cobre electrolítico se utiliza en la fabricación de PCB ordinarios; la pureza del cobre es ligeramente inferior a la utilizada en el método de calandrado (generalmente 99,8%) y se indica con la letra 'E'.