Materiały do obwodów drukowanych

Materiały do obwodów drukowanych

Podstawowe konstrukcyjne elementy płytki drukowanej - dielektryczne podłoże (twarde lub elastyczne), na powierzchni którego znajdują się miedziane przewodniki (ścieżki). Do instalacji podzespołów elektronicznych i ich połączenia stosuje się dodatkowe elementy: punkty lutownicze (pady), przelotki, otwory metalizowane i niemetalizowane (montażowe), duże miedziane obszary (polygony) do odprowadzenia ciepła, ekranowania itp.

Jako dielektryczne podłoża mogą być stosowane laminaty szklano-epoksydowe lub materiały kompozytowe. Podstawowe rodzaje i parametry materiałów stosowanych do produkcji obwodów drukowanych podano w tabeli.

Materiał

Opis

Temperatura zeszklenia Tg

Stała dielektryczna Dk

Producenci

FR4

Skrót FR pochodzi od Fire Retardant. Laminat wykonany jest z włókna szklanego z żywicą epoksydową. Jest to najczęściej używany materiał do płytek drukowanych.

135°C

3,8-4,7

Shengyi, Isola, Nanaya, KB, Goldenmax

FR4 bezhalogenowy

Ten rodzaj laminatu nie zawiera halogenu, antymonu, fosforu, itp., nie wydziela szkodliwych substancji podczas spalania.

140°C

4,5 -4,9

Shengyi, Nanya

FR4 High Tg, FR5

Te rodzaje laminatów bardzo dobrze nadają się do lutowania bezołowiowego.

170°C

3,8-4,6

Nanya, Nelco, Panasonic

RCC

RCC to jest miedzana folia pokryta żywicą epoksydową.

130°C

4,0

SengYi, Nelco

PD

Materiał z poliimidu na podstawie z włókien aramidowych.

260°C

4,4

Arlon, Nelco

Do wysokiej częstotliwości (z PTFE)

Laminaty dla obwodów drukowanych do zakresu bardzo wysokiej częstotliwości, gdy wymagane są niski współczynnik strat dielektrycznych (Df) oraz bardzo stabilna stała dielektryczna (Dk).

240–280°C

2,2–10,2

Taconic, Rogers

Do wysokiej częstotliwości  (inne niż PTFE)

240–280°C

3,5

Rogers

Poliimid

Materiał do produkcji elastycznych i sztywno-elastyczne obwodów drukowanych.

195-220°C

3,4

Dupont, Taiflex


Typowe konstrukcje płytek drukowanych oparte są na zastosowaniu standardowego laminatu szklano-epoksydowego typu FR4, z roboczą temperaturą, zazwyczaj, od -50 do + 110°C, temperaturą zeszklenia Tg około 135°C. Stała dielektryczna Dk może wynosić od 3,8 do 4,6 w zależności od dostawcy i rodzaju materiału. Przy podwyższonych wymaganiach w zakresie odporności na działanie ciepła lub przy montażu płytek w piecu w technologii bezołowiowej (temp. do 260°C) stosuje się wysokotemperaturowy FR4 High Tg lub FR5. Przy wymaganiach dotyczących stałej pracy w wysokich temperaturach lub przy nagłych spadkach temperatur stosuje się poliimid. Oprócz tego poliimid wykorzystuje się do produkcji płytek o podwyższonej niezawodności, do zastosowań wojskowych, a także w przypadkach gdy jest potrzebna podwyższona wytrzymałość elektryczna. Dla płytek z obwodami bardzo wysokiej częstotliwości (b.w.cz) - powyżej 2 GHz, stosują się poszczególne warstwy materiału b.w.cz. lub płytka jest całkowicie wykonywana z materiału b.w.cz. Najbardziej znani dostawcy specjalnych materiałów - Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Cena tych materiałów jest wyższa niż podstawowego materiału FR4.

FR-4

Rodzina materiałów pod ogólną nazwą FR-4 według klasyfikacji NEMA (National Electrical Manufacturers Association, USA). Materiały te są najbardziej rozpowszechnione do produkcji jednostronnych, dwustronnych oraz wielowarstwowych obwodów drukowanych o podwyższonych wymaganiach w zakresie wytrzymałości mechanicznej. FR- 4 stanowi materiał kompozytowy na bazie tkaniny z włókna szklanego (laminat szklano-epoksydowy). Zazwyczaj jest w kolorze matowym żółtawym lub przezroczysty, standardowy zielony kolor nadaje mu maska lutownicza nanoszona na powierzchnię obwodu drukowanego. Klasa palności UL94-V0.

W zależności od właściwości i zastosowania FR- 4 dzieli się na następujące podklasy:

  • standardowy, z temperaturą zeszklenia Tg ~ 130°C, z ultrafioletową blokadą (UV blocking) lub bez niej. Najbardziej rozpowszechniony i szeroko stosowany typ, równocześnie najtańszy z FR- 4;

  • z wysoką temperaturą zeszklenia, Tg ~ 170°C- 180°C, nadaje się do technologii bezołowiowego cynowania i lutowania;

  • bezhalogenowy, nadaje się do technologii bezołowiowego cynowania i lutowania;

  • z normowanym indeksem CTI ≥ 400, ≥ 600;

FR-1/FR-2

Klasa materiałów FR-1 i FR-2 według klasyfikacji NEMA. Takie materiały kompozytowe, produkują się z podstawy fenolowo-papierowej i stosują się tylko do produkcji jednostronnych płytek drukowanych. FR-1 i FR-2 mają podobne parametry, FR-1 różni się od FR-2 wyłącznie wyższą temperaturą zeszklenia. Wobec podobieństwa parametrów i zakresu zastosowania FR-1 i FR-2, większość producentów materiałów produkuje tylko jeden z tych materiałów, najczęściej FR-1. Materiały doskonale nadają się do obróbki mechanicznej (frezowanie, wycinanie). Klasa palności UL94-V0.

Dzieli się na następujące podklasy:

  • standardowy;

  • bezhalogenowy, bez zawartości fosforu i antymonu, nietoksyczny;

  • z normowanym indeksem CTI ≥ 400, ≥ 600;

  • wodoodporny;

CEM-1

Klasa materiałów CEM-1 według klasyfikacji NEMA. Takie materiały kompozytowe, produkują się z podstawy fenolowo-papierowej z dwoma warstwami tkaniny szklanej na zewnątrz. Zazwyczaj w kolorze mleczno-białym lub mleczno-żółtym. Są niekompatybilne z procesem metalizacji przelotek, dlatego stosują się tylko do produkcji jednostronnych płytek drukowanych. Właściwości dielektryczne zbliżone do FR- 4, właściwości mechaniczne są nieco gorsze. CEM- 1 jest dobrą alternatywą FR-4 do produkcji jednostronnych płytek drukowanych kiedy cena jest czynnikiem decydującym. Materiał doskonale nadaje się do obróbki mechanicznej (frezowanie, wycinanie). Klasa palności UL94-V0.

Dzieli się na następujące podklasy:

  • standardowy;

  • wysokotemperaturowy, nadaje się do technologii bezołowiowego cynowania i lutowania;

  • bezhalogenowy, bez zawartości fosforu i antymonu;

  • z normowanym indeksem CTI ≥ 600;

  • wodoodporny, z podwyższoną stabilnością wymiarów;

CEM-3

Rodzina materiałów CEM-3 według klasyfikacji NEMA. Materiał kompozytowy na podłożu z włókna szklanego epoksydowego zazwyczaj w kolorze mleczno-białym lub przezroczysty. Jest często używany do produkcji dwustronnych płytek drukowanych. Pod względem swoich właściwości bardzo zbliżony do FR- 4 i różni się w zasadzie tylko mniejszą wytrzymałością mechaniczną. Jest tańszą alternatywą FR-4 do absolutnej większości zastosowań. Materiał doskonale nadaje się do obróbki mechanicznej (frezowanie, wycinanie). Klasa palności UL94-V0.

W zależności od właściwości i zastosowania CEM-3 dzieli się na następujące podklasy:

  • standardowy, z ultrafioletową blokadą (UV blocking) lub bez niej;

  • wysokotemperaturowy,  nadaje się do technologii bezołowiowego cynowania i lutowania;

  • bezhalogenowy, bez zawartości fosforu i antymonu;

  • z normowanym indeksem CTI ≥ 600;

RO3000

Seria materiałów opracowanych do szerokiego zastosowania na początku lat 90-tych XX wieku. Materiały te mają doskonałe właściwości elektryczne w zakresie bardzo wysokich częstotliwości. Współczynnik rozszerzenia cieplnego (CTE - Coefficient of Thermal Expansion) wzdłuż osi X i Y dla tych materiałach jest zbliżony pod względem wartości do CTE miedzi i FR4, co umożliwia wytwarzanie niezawodnych RO3000 / FR4 zestawów hybrydowych. Niskie straty dielektryczne (Df ~ 0,0013 przy częstotliwości 10 GHz) stanowią wielkie zalety przy wykorzystaniu laminatów tej serii w urządzeniach mikrofalowych.

RO4000

To seria materiałów do zakresu dużej częstotliwości, które były opracowane, aby, z jednej strony, zapewnić jakościowe parametry do zakresów bardzo wysokich częstotliwości, porównywalne z materiałami zawierającymi policzterofluoroetylen (PTFE), a z drugiej strony, maksymalnie uprościć technologię produkcji płytek, czyli uczynić ją zgodną z tradycyjną technologią obróbki zbrojonych laminatów (FR4). Materiały RO4000 stanowią włókno szklane z wysoką temperaturą zeszklenia (Tg ~ 280 °C) z wypełnieniem z polimeru termoutwardzalnego z dodatkiem ceramiki.

Poliimid

Stanowi elastyczną polimerową folię odgrywającą rolę podłoża elastycznych płytek drukowanych. Istnieje szereg formuł poliimidu pod handlowymi markami Kapton, Rogers, Dupont. Zalety: doskonała elastyczność we wszystkich temperaturach, dobre właściwości elektryczne, doskonała odporność chemiczna (z wyjątkiem gorących stężonych zasad), bardzo dobra wytrzymałość na rozrywanie. Niektóre rodzaje poliimidów mają dodatkowe zalety (współczynnik rozszerzenia zgodny z miedzią). Temperatura robocza od -200°C do + 300°C. Wady: wysokie wchłanianie wody (do 3% wagowo), stosunkowo wysoka cena. Pomimo wysokiej temperatury zeszklenia, wysokotemperaturowe właściwości płytek z poliimidów ograniczają spoiwa do sklejania warstw.

Grubość folii z poliimidu może zmieniać się w szerokim zakresie, jednakże w praktyce większość oferowanych materiałów elastycznych ma grubość w wąskim zakresie od 12 do 125 μm. Przy projektowaniu elastycznych obwodów drukowanych może przydać się taka zasada: sztywność materiałów elastycznych jest proporcjonalna do sześcianu ich grubości. Oznacza to, że jeżeli grubość materiału podwaja się, staje się on ośmiokrotnie sztywniejszy i przy tym samym obciążeniu odkształci się osiem razy mniej.

Jak uzyskać wycenę i złożyć zamówienie?Sprawdź

Skontaktuj się z nami

Zapraszamy do odwiedzenia naszego biura w Warszawie lub kontaktu telefonicznego pod numerem 500-742-225. Jesteśmy dostępni od poniedziałku do piątku w godzinach 8:00 - 16:00. Więcej informacji o nas znajdziesz w rozdziale kontakty. Można również skontaktować się z nami na portalach społecznościowych:

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem
Informacja o plikach cookie

Używamy informacji zapisanych za pomocą cookies w celach funkcjonalnych, aby ułatwić użytkownikom korzystanie z witryny.
Korzystanie z naszych serwisów internetowych bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że zgadzasz się na ich używanie oraz zapisanie w pamięci urządzenia.
Plik cookie to krótki tekst wysyłany do przeglądarki przez serwis, który w danej chwili odwiedzasz. Pozwalają one dostosować serwis do potrzeb użytkowników poprzez zapamiętanie parametrów i ustawień.
W naszym serwisie wykorzystujemy cookies sesyjne, które wygasają po zakończeniu sesji.

Najczęściej przeglądarki internetowe domyślnie dopuszczają przechowywanie plików cookies na urządzeniu użytkownika. Możesz jednak samodzielnie zarządzać cookies, w tym zablokować te pliki, zmieniając ustawienia przeglądarki. Wystarczy wybrać w przeglądarce opcję odrzucania cookies, ale wtedy niektóre funkcje serwisu mogą nie działać poprawnie.