Laminados de PCB de alta temperatura

Por qué es tan importante elegir el laminado adecuado

Elegir los materiales laminados de PCB de alta temperatura correctos puede ser crucial para su operación. Si va a utilizar sus placas de circuito impreso en situaciones de alta temperatura, los laminados de PCB para alta temperatura son un requisito. No utilizar los materiales laminados de PCB adecuados para altas temperaturas puede ser desastroso. ¿Cómo? Sigue leyendo.

¿Qué sucede cuando las placas de circuitos se calientan?

Sabemos que es una propiedad natural del calor hacer que las cosas se expandan, y los materiales de las placas de circuitos no son una excepción. Los circuitos en una placa de circuito son maquinaria delicada y necesitan conservar su forma específica. Los circuitos de microondas y ondas milimétricas en particular tienen características pequeñas y delicadas. Si estas características se distorsionan por el calor intenso, es posible que no funcionen. La expansión de otros materiales del circuito como resultado del alto calor puede cambiar la forma de las líneas de transmisión, cambiar las frecuencias y cambiar la impedancia del conductor del valor estándar deseado de 50 ohmios.

La oxidación también puede ser una preocupación. Mientras que el material dieléctrico cubierto por su laminado de cobre tiene protección contra los efectos de la oxidación, el material dieléctrico expuesto no la tiene. Si este material es susceptible a la oxidación, podría tener un problema a temperaturas más altas, que tienden a acelerar la oxidación. El resultado puede ser una mayor pérdida de líneas de transmisión y un mayor factor de disipación.

¿Cuáles son algunas propiedades importantes del laminado cuando se trata de proteger placas de circuitos?

Entre las propiedades importantes del laminado que se deben tener en cuenta cuando se trata de proteger placas de circuito, especialmente en situaciones de alta temperatura, se incluyen:

• Temperatura de transición vítrea (TG ) – El cambio termodinámico del polímero de rígido a blando
• Expansión del eje Z – La expansión física a lo largo del eje Z, expresada como porcentaje o CTE, coeficiente de expansión térmica.
• Temperatura de descomposición (TD) – Medición de la pérdida de peso debido a la degradación de la resina debido al alto calor. El punto en el que el 5 por ciento de la masa se pierde por descomposición.
• Absorción de humedad: Qué tan bien un material puede absorber la humedad del ambiente.
• Tiempo de delaminación – Tiempo que tarda en ocurrir la delaminación a una temperatura dada.

¿Qué es un CTE?

El CTE, o coeficiente de expansión térmica, es una medida de cuánta expansión provocan las temperaturas más altas en un material, expresado en partes por millón (PPM) según la escala Celsius. El objetivo es tener un CTE para las capas dieléctricas de sus placas de circuito impreso con un valor similar al del cobre laminado en esas capas. De esta manera, se expanden juntos de manera uniforme, en lugar de empujarse entre sí.

¿De dónde proviene el calor en una situación de PCB de alta temperatura?

Otra razón por la que los laminados de alta temperatura son tan importantes cuando se trabaja con PCB es que el calor potencialmente dañino puede provenir de casi cualquier lugar, con efectos impredecibles. Si asume que el calor no será un problema para sus PCB, es posible que tenga un duro despertar. Si no tiene claro exactamente de dónde pueden provenir sus efectos de calor potencialmente dañinos, algunas posibles fuentes de calor incluyen:

• Calor creado por un componente montado en la placa de circuito, como los transistores de nitruro de galio agregados para aumentar los niveles de potencia de los sistemas de RF/microondas.
• Calor generado por un elemento externo a la placa de circuito, por ejemplo, en sistemas electrónicos automotrices.
• Calor acumulado debido al uso de la placa de circuito en un ambiente mal ventilado.

En lugar de tratar de anticipar de dónde provendrán las fuentes de calor, si existe alguna posibilidad de que vaya a utilizar su PCB en un entorno de alta temperatura, querrá asegurarse de que está utilizando materiales de circuito diseñados para resistir los efectos de las altas temperaturas, incluidos laminados de alta temperatura.

¿Cuáles son las situaciones probables de alta temperatura para las placas de circuito impreso?

Es probable que los circuitos de alta frecuencia produzcan situaciones de alta temperatura. Cuanta más energía necesite, más calor puede esperar. Las situaciones de alta temperatura en las que se mantiene el rendimiento óptimo de la PCB en una variedad de condiciones potencialmente estresantes incluyen la industria aeroespacial y las aplicaciones médicas. La falla en estas situaciones bajo condiciones severas puede ser catastrófica, por lo que es crucial usar los materiales correctos en la placa de circuito en general y para el laminado en particular.

Recuerde, asegurarse de que los CTE se alineen entre los materiales laminados y otros materiales de la placa de circuito es un elemento clave para proteger su PCB de los efectos dañinos de la expansión térmica.

¿Cómo puedo proteger mis placas de circuito de los efectos del calor además de usar los materiales laminados adecuados?

Al igual que con todos los problemas relacionados con la calidad y el rendimiento de las placas de circuito impreso, todo se reduce al diseño. Al diseñar su placa de circuito, es importante no solo mirar las características de rendimiento en el vacío. Los diseñadores deben preguntarse qué tan estables son estas características bajo temperatura.

Si una PCB va a estar en una situación de alta temperatura, los materiales que no son estables y confiables a temperaturas más altas deben pasarse por los que sí lo son. Los diseñadores también deben conocer el RTI o índice térmico relativo de un material de PCB. Esta medida, establecida por Underwriters' Laboratory (UL), indica la temperatura más alta a la que puede someter un material en particular para que no afecte negativamente el rendimiento ni cambie las propiedades del material.

Otra clasificación que los diseñadores deben conocer es la MOT, o temperatura máxima de funcionamiento, que es la temperatura más alta que puede manejar un circuito en una configuración de PCB específica sin efectos negativos significativos en el rendimiento o las propiedades del material. En general, al diseñar y fabricar placas de circuito impreso, tener en cuenta los efectos de la temperatura desde el principio puede facilitarle mucho las cosas más adelante.

¿Cómo puedo obtener más información sobre la expansión térmica, los materiales laminados de alta temperatura y las PCB?

El laminado correcto puede proteger su placa de circuito impreso del calor extremo, ralentizar la expansión, reducir la distorsión y permitir que sus circuitos y materiales de circuito conserven las propiedades que necesitan para funcionar de manera efectiva. Millennium Circuits Limited se especializa en la entrega de placas de circuitos impresos de alta calidad para adaptarse a una variedad de aplicaciones, incluso aquellas que tienen lugar en situaciones de alta temperatura.

Para obtener más información sobre las placas de circuitos impresos, cómo afecta el calor a las placas de circuitos impresos, los laminados, cómo los laminados protegen las PCB del calor y otros peligros, o cualquier tema relacionado con la fabricación y el uso de PCB, comuníquese con MCL en línea hoy mismo o llámenos al 717-558-5975 .