Dans le monde complexe de la conception de circuits imprimés (PCB), le choix des matériaux est tout aussi important que la conception elle-même. Deux composants de base qui revêtent une importance immense dans la conception de PCB sont le matériau de préimprégné (prepreg) et le matériau de noyau (core). La connaissance des subtiles différences entre ces deux éléments constitutifs peut apporter une valeur considérable aux cartes en termes de fonctionnalité, d’efficacité et de viabilité économique. À une époque d’électronique miniaturisée et haute performance, en particulier à l’ère des réseaux 5G, de l’Internet des objets et de l’informatique à haute vitesse, l’importance d’un système efficaceConception de l’empilage de PCBne peut pas être compromis.
Comprendre le préimprégné et l’âme
Le préimprégné est un type de diélectrique constitué d’un tissu de fibre de verre tissé qui a été préalablement enduit d’une résine, généralement époxy. La résine a été traitée de manière à se trouver au stade B. À la suite de ce procédé de mise au stade B, le préimprégné possède des qualités adhésives lorsqu’il est soumis à un traitement thermique durant le processus de laminage, ce qui le rend utile pour l’assemblage de couches de feuille de cuivre ou de matériaux de noyau. Il existe trois types d’épaisseur de préimprégnés : les préimprégnés à teneur standard en résine, les préimprégnés à teneur moyenne en résine et les préimprégnés à teneur élevée en résine.
L’autre catégorie de matériaux est celle des matériaux de base qui constituent l’ossature du PCB. Les matériaux de base sont des stratifiés entièrement polymérisés et rigides qui se composent d’unMatériau composite FR4, qui est un mélange de fibre de verre et d’époxy avec du cuivre sur les deux faces. Les matériaux de base sont responsables de fournir la résistance nécessaire à la formation d’un PCB multicouche. Les matériaux de base constituent la base du PCB, avec des couches de cuivre gravées sur leurs surfaces.
Préimprégné vs Âme : Principales différences
Nonobstant la similitude entre les deux, les rôles uniques du préimprégné et du noyau les classent immédiatement dans deux procédés différents de production de circuits imprimés :
État et fonctionnalité :Le noyau est dur, entièrement polymérisé et supporte les pistes en cuivre. Le préimprégné sert à la fois d’adhésif et d’isolant et devient complètement solide après le laminage du PCB.
Inclusion de cuivreLes couches centrales sont revêtues de cuivre, tandis que les préimprégnés sont dépourvus de cuivre, bien qu’il y ait une adhésion de la couche de cuivre pendant le laminage.
Propriétés diélectriques :Les constantes diélectriques sont cohérentes à l’intérieur des cœurs, avec des avantages pourimpédance contrôlée, bien que le préimprégné puisse varier légèrement en raison de l’écoulement de la résine et de l’orientation du tissage de la fibre de verre impliqués dans le processus de stratification.
Le rôle du préimprégné dans les empilages de PCB
Le préimprégné agit comme adhésif et isolant dans les couches empilées du PCB, ce qui est très important dans la fabricationcircuits imprimés multicouches. Le préimprégné assure l’isolation entre les couches conductrices et contribue également à constituer l’épaisseur du circuit imprimé. Il existe différents types de préimprégnés pouvant être utilisés en fonction des exigences de conception.
En ce qui concerne les mises en œuvre réelles, l’ingénieur peut utiliser plus d’une couche de matériau de préimprégné, avec une épaisseur mesurée en millièmes de pouce, afin de contrôler l’épaisseur de la carte. Cette configuration peut être tout à fait cruciale, en particulier lors de la conception de cartes haute fréquence. Ici, l’impédance de la carte doit rester constante pour garantir un signal fiable.
Le rôle du noyau dans les empilements de PCB
Les cœurs offrent également la structure de base du PCB et peuvent être utilisés pour supporter les couches de signal, les couches d’alimentation et les couches de masse du PCB. La rigidité et les propriétés du cœur les rendent également utiles pour l’application de signaux à haute vitesse et servent d’interface où le circuit est gravé dans le PCB. Leurs propriétés les rendent également utiles dans les zones de chemins critiques du signal.
Le revêtement en cuivre dans la couche centrale contribue également à une transmission efficace de la puissance et des signaux au sein des circuits imprimés. Dans les configurations multicouches, les cœurs offrent de bonnes plateformes sur lesquelles des couches supplémentaires, placées avec des matériaux de préimprégné, sont laminées. Un cœur présentant des valeurs constantes d’épaisseur et de rigidité diélectrique crée des conditions favorables permettant une bonne gestion des signaux sans interférences.
Considérations pratiques dans le choix des matériaux
Lors de la conception d’un stackup de PCB, plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour déterminer la meilleure combinaison de matériaux de préimprégné et de matériaux de noyau :
Exigences de l’application :Les applications à haute vitesse peuvent utiliser des noyaux pour les couches de signaux critiques en raison de leurs propriétés diélectriques stables, tandis que les préimprégnés peuvent aider à atteindre les épaisseurs requises tout en assurant l’isolation.
Coût du matériel :Bien que le matériau de base duMatériau Rogersprésente des propriétés supérieures, le mélange de ces matériaux de base avec le matériau FR4 peut s’avérer rentable.
Fabrication de précisionLes différences dans les propriétés diélectriques des matériaux rendent nécessaire la collaboration avec des fabricants afin de fournir une conception d’empilage plus précise pour aider à atténuer les risques potentielsproblèmes d’intégrité du signaltels qu’une inadéquation d’impédance ou une perte de signal.
Défis et solutions
L’équilibrage des couches de préimprégné et de noyau implique des facteurs tels que la variation de l’épaisseur du préimprégné due à l’écoulement du préimprégné, ainsi que les contraintes thermiques possibles qui se produisent dans les circuits multicouches. Utilisermatériaux à haute Tget des empilements équilibrés peuvent compenser ces difficultés. Cela garantira des performances fiables de la carte sous des contraintes environnementales.
L’utilisation de matériaux à Tg élevée réduit les risques de dilatation thermique ainsi que la probabilité de délamination pendant le fonctionnement du PCB. De plus, il est crucial de prendre en compte le type approprié de préimprégné, ainsi que son épaisseur, en fonction des conditions de laminage afin de garantir la constance des pressions et de la température de laminage, ce qui est fondamental pour préserver l’intégrité du PCB.
PCBCart : Donner vie aux conceptions
La complexité des matériaux de stratification de circuits imprimés (PCB) exige un haut niveau de compétence pour être correctement comprise. Chez PCBCart, nous utilisons une technologie avancée avec des capacités de service de prototypage en délai rapide, centrées sur les méthodes de fabrication de pointe requises dans l’industrie de l’électronique de haute technologie. Le haut niveau d’expertise technique que nous mettons à votre service contribuera à optimiser la conception de votre PCB.
PCBCart s’engage à fabriquer avec un contrôle qualité strict et à innover, ce qui signifie qu’ils conçoivent et fabriquent chaque PCB conformément à leurs exigences. Les services finaux proposés, de la sélection des matériaux aux tests et à l’évaluation, garantissent que chaque PCB est fabriqué selon les normes industrielles les plus strictes.
Le rôle des préimprégnés et des matériaux de noyau dans la conception de circuits imprimés est crucial et ne peut être négligé. Chacun de ces matériaux possède des propriétés uniques qui jouent un rôle important dans la détermination de la fonctionnalité du circuit imprimé. En connaissant et en utilisant les propriétés des matériaux impliqués dans la conception des circuits imprimés, il est possible de produire des PCB capables de fonctionner dans les environnements électriques et mécaniques les plus exigeants. Alors que la tendance à la miniaturisation des dispositifs et la demande de meilleures performances continuent d’augmenter, la maîtrise des propriétés des matériaux dans la conception des PCB est une étape importante vers la réussite. Quel que soit l’objectif du circuit imprimé haute fréquence que vous développez ou prévoyez de développer, les matériaux que vous utilisez pour la production des préimprégnés et des matériaux de noyau déterminent si vous serez médiocre ou excellent. En choisissant PCBCart, nous vous aiderons à réaliser votre rêve de développer les meilleurs circuits imprimés, ce qui devient alors très simple.
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