En el complejo mundo del diseño de PCB, la selección de materiales es tan importante como el propio diseño. Dos componentes básicos que tienen una enorme importancia en el diseño de PCB son el material de prepreg y el material de núcleo. El conocimiento de las sutiles variaciones entre estos dos componentes de construcción puede aportar un enorme valor a las placas en términos de funcionalidad, eficiencia y viabilidad económica. En una era de dispositivos electrónicos miniaturizados y de alto rendimiento, especialmente en la era de las redes 5G, el Internet de las Cosas y la computación de alta velocidad, la importancia de un sistema eficazDiseño de apilamiento de PCBno puede verse comprometida.
Comprender el preimpregnado y el núcleo
El prepreg es un tipo de dieléctrico que consiste en una tela de fibra de vidrio tejida que ha sido pre-recubierta con una resina, generalmente epoxi. La resina ha sido tratada de manera que se encuentre en la etapa B. Como resultado de este proceso de etapa B, el prepreg adquiere cualidades adhesivas cuando se somete a un tratamiento térmico durante el proceso de laminación, lo que lo hace útil para la combinación de capas de lámina de cobre o de los materiales de núcleo. Existen tres tipos de espesores de prepregs: prepregs de resina estándar, prepregs de resina media y prepregs de alta resina.
La otra clase de materiales son los materiales de núcleo que forman la columna vertebral de la PCB. Los materiales de núcleo son laminados totalmente curados y duros que consisten en unMaterial compuesto FR4que es una mezcla de fibra de vidrio y resina epoxi con cobre en ambos lados. Los materiales del núcleo son responsables de proporcionar la resistencia necesaria para formar una PCB multicapa. Los materiales del núcleo forman la base de la PCB, con capas de cobre grabadas en sus superficies.
Preimpregnado vs Núcleo: Principales diferencias
No obstante la similitud entre ambos, las funciones únicas del prepreg y del núcleo los clasifican de inmediato en dos procesos diferentes en la producción de PCB:
Estado y funcionalidad:El núcleo es duro y está completamente curado y sostiene las pistas de cobre. El prepreg actúa tanto como adhesivo como aislante y se vuelve completamente sólido después del laminado de la PCB.
Inclusión de cobreLas capas centrales están recubiertas de cobre, mientras que los preimpregnados no contienen cobre, aunque se produce adhesión de la capa de cobre durante el laminado.
Propiedades dieléctricas:Las constantes dieléctricas son coherentes dentro de los núcleos, con beneficios paraimpedancia controlada, aunque el preimpregnado puede variar ligeramente debido al flujo de resina y a la orientación del tejido de vidrio involucrados en el proceso de laminación.
El papel del prepreg en las apilaciones de PCB
El prepreg actúa como adhesivo y aislamiento en las capas apiladas de la PCB, lo cual es muy importante en la fabricaciónplacas de circuito impreso multicapa. El prepreg proporciona aislamiento entre las capas conductoras y también ayuda a aumentar el grosor de la placa de PCB. Existen diferentes tipos de prepregs que pueden utilizarse según el diseño requerido.
Cuando se trata de implementaciones en el mundo real, el ingeniero puede utilizar más de una capa de material de preimpregnado con un grosor medido en milésimas de pulgada para controlar el espesor de la placa. Esta disposición puede ser bastante crucial, especialmente al diseñar placas de alta frecuencia. Aquí, la impedancia de la placa debe mantenerse constante para garantizar una señal fiable.
El papel del núcleo en las apilaciones de PCB
Los núcleos también ofrecen la estructura básica de la PCB y pueden utilizarse para soportar las capas de señal, las capas de potencia y las capas de tierra de la PCB. La rigidez y las propiedades del núcleo también los hacen útiles en la aplicación de señales de alta velocidad y sirven como la interfaz donde el circuito se graba en la PCB. Sus propiedades también los hacen útiles en áreas de rutas críticas de la señal.
El revestimiento de cobre en la capa central también ayuda a una transmisión eficiente de energía y señales dentro de las PCB. En configuraciones multicapa, los núcleos proporcionan buenas plataformas sobre las cuales se laminan capas adicionales, colocadas junto con materiales de prepreg. Un núcleo con valores constantes de espesor y resistencia dieléctrica ofrece condiciones favorables en las que las señales pueden gestionarse adecuadamente sin interferencias.
Consideraciones prácticas en la selección de materiales
Al diseñar una pila de PCB, hay varios factores que se deben tener en cuenta para determinar la mejor combinación de materiales de Prepreg y materiales de Núcleo:
Requisitos de la solicitud:Las aplicaciones de alta velocidad pueden utilizar núcleos para las capas de señal críticas debido a sus propiedades dieléctricas estables, mientras que los preimpregnados pueden ayudar a alcanzar los espesores requeridos además de proporcionar aislamiento.
Costo de material:Aunque el material central de laMaterial de Rogerstiene propiedades superiores, mezclar estos materiales básicos junto con el material FR4 puede resultar rentable.
Fabricación de precisiónLas diferencias en las propiedades dieléctricas de los materiales hacen necesario colaborar con los fabricantes para proporcionar un diseño de apilamiento más preciso que ayude a mitigar posiblesproblemas de integridad de señalcomo el desajuste de impedancia o la pérdida de señal.
Desafíos y soluciones
El equilibrado de las capas de preimpregnado y núcleo implica factores como la variación del espesor del preimpregnado debido al flujo del mismo, así como las posibles tensiones térmicas que se producen en las placas multicapa. Usandomateriales de alta Tgy los apilamientos equilibrados pueden compensar estas dificultades. Esto garantizará un rendimiento fiable de la placa bajo tensiones ambientales.
El uso de material de alta Tg reduce las probabilidades de expansión térmica, así como la probabilidad de delaminación durante el funcionamiento de la PCB. Además, es crucial considerar el tipo correcto de prepreg, así como su espesor, en relación con las condiciones de laminación para garantizar la consistencia en las presiones y la temperatura de laminación, lo cual es fundamental para mantener la integridad de la PCB.
PCBCart: Dando vida a los diseños
Las complejidades de los materiales de apilamiento de PCB requieren un alto grado de habilidad para comprenderse correctamente. En PCBCart, utilizamos tecnología avanzada con capacidades de servicio de creación de prototipos de entrega rápida, centradas en los métodos de fabricación superiores que exige la industria de la electrónica de alta tecnología. El alto grado de experiencia técnica a su disposición le ayudará a optimizar el diseño de su PCB.
PCBCart se compromete a fabricar con un estricto control de calidad y a la innovación, lo que significa que diseña y fabrica cada PCB de acuerdo con sus requisitos. Los servicios finales que ofrecen, desde la selección de materiales hasta las pruebas y la evaluación, garantizan que cada PCB se fabrique conforme incluso a las normas más estrictas de la industria.
El papel del prepreg y de los materiales de núcleo en el diseño de PCB es fundamental y no puede pasarse por alto. Cada uno de estos materiales tiene propiedades únicas que desempeñan una parte importante en la determinación de la funcionalidad de la placa PCB. Al conocer y utilizar las propiedades de los materiales implicados en el diseño de las PCB, es posible producir PCB que puedan funcionar en los entornos eléctricos y mecánicos más exigentes. A medida que la tendencia hacia la miniaturización de los dispositivos y la demanda de un mejor rendimiento siguen aumentando, dominar las propiedades de los materiales en el diseño de PCB es un paso importante hacia el éxito. Sea cual sea el objetivo de la PCB de alta frecuencia que esté desarrollando o planee desarrollar, los materiales que utilice en la producción del prepreg y de los materiales de núcleo determinarán si será mediocre o excelente. Al elegir PCBCart, hacer realidad su sueño de desarrollar las mejores PCB se ha vuelto muy sencillo.
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Recursos útiles
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