Bir PCB kartı tasarlarken, tasarımcılar PCB yapımı için gerekli kart malzeme malzemelerini tanımlamalıdır.. Bu nedenle, tasarımcılar ağırlıklı olarak iki temel termal ve elektriksel özelliği, ardından mekanik özellikleri dikkate alır.
PCB Malzeme Termal Özellikleri
Bir malzemenin termal özellikleri, özelliklerini korurken aşırı sıcaklığa dayanma yeteneğini belirler. PCB malzemeleri seçerken dikkate alınması gereken termal özellikler aşağıdadır.
Cam geçiş sıcaklığı (Tg)
Cam geçiş sıcaklığı (Tg) 'dir polimer zincirleri hareket etmeye başladığından, bir pcb malzeme özelliklerinin katı (camsı) bir durumdan deforme olabilir (esnek) bir duruma geçişi deneyimlediği sıcaklık aralığı olarak tanımlanır.. Aşağıdaki Şekil 1, substratın erime ve yumuşama olgusunu göstermektedir. Cam geçiş sıcaklığı (Tg) ve erime sıcaklığı (Tm), substrat lastiksi bir duruma ulaşır. Sıcaklık T'den düşük olduğundag, PCB yapımı için malzemeler sertleşecekve alt tabakanın performansı orijinal durumuna geri dönecektir. Sıcaklık T'den yükseksem, malzeme katıdan viskoz sıvıya dönüştüğü için alt tabaka şeklini ve gücünü hızla kaybeder.
Şekil 1: Alt tabakanın durumu
Bozunma sıcaklığı (Td)
Bozunma sıcaklığı (Td), substratın, kütlesinin en az %5'ini kaybetmesine neden olan kimyasal bir ayrışmaya sahip olduğu sıcaklığı ifade eder. Alt tabakanın sıcaklığı T'ye ulaşırsa veya onu aşarsa, şunu belirtmekte fayda var.d, özelliklerinde sonraki değişiklikler geri döndürülemez. Bu nedenle, T'den daha yüksek bir sıcaklık aralığında iyi çalışabilen bir malzeme seçmek gerekir.g ama T'den çok daha düşükd. Td PCB malzeme özelliklerinin çoğu 320'den yüksektir, lehimleme sıcaklıklarının çoğu 200-250°C aralığında olduğu için uygundur.
Termal genleşme katsayısı (CTE)
Malzemenin ısındığında genleşme hızına termal genleşme katsayısı (CTE) denir. CTE birimi ppm(milyonda parça)/°C cinsindendir. Genel olarak, dielektrik alt tabakanın CTE'si bakırınkinden daha yüksektir, bu da PCB ısıtıldığında ara bağlantı sorunlarına yol açar. Dielektrik malzemenin sıcaklığı T'nin üzerine çıktığındag, CTE de yükselir. Dokuma cam malzemeyi X ve Y yönlerinde kısıtladığından, malzemenin sıcaklığı T'den yüksek olsa bileg, X ve Y eksenleri boyunca CTE fazla değişmeyecektir. Sonuç olarak, malzeme Z yönünde genişleyecektir, ancak bu eksen boyunca CTE mümkün olduğunca düşük olmalıdır.
Termal iletkenlik
Termal iletkenlik (k), bir PCB malzeme seçiminin ısıyı iletme yeteneği olarak tanımlanır.. Başka bir deyişle, ısıl iletkenlik ne kadar yüksek olursa, ısı transferi o kadar yüksek olur; termal iletkenlik ne kadar düşükse, ısı transferi o kadar düşük olur. Termal iletkenliğin ifadesi:
K= (Q * d) / (A * ΔT)
Q, d, A, ΔT ve sırasıyla aktarılan ısı miktarını, iki izotermal düzlem arasındaki mesafeyi, yüzey alanını ve sıcaklık farkını temsil eder. Bakırın (386W/M℃) termal iletkenliği ile karşılaştırıldığında, çoğu dielektrik malzemenin termal iletkenliği 0.3 ila 0.6W/M℃ arasında daha düşüktür. Bu, bakır alt tabakaların neden dielektrik alt tabakalardan daha fazla ısı alacağını açıklayabilir.
Elektriksel Özellikler
Dielektrik sabiti veya bağıl geçirgenlik (Er veya Dk)
Dielektrik sabiti veya bağıl geçirgenlik (Er veya Dk) malzeme geçirgenliğinin vakum geçirgenliğine oranı olarak tanımlanır. PCB yapımı dielektrik sabitleri için çoğu malzeme 2.5 ila 4.5 arasındadır. Elektrik sabiti frekansla değişir ve genellikle frekansla ters orantılıdır. Geniş bir frekans aralığında nispeten kararlı bir dielektrik sabiti sağlayan malzemeler, yüksek frekanslı uygulamalar için uygundur.
Dielektrik kayıp tanjantı veya dağılma faktörü (Tan veya Df)
Dielektrik kaybı, dielektrik malzemelerin doğal elektromanyetik enerji yayılımını ifade eder. Ayrıca, dielektrikteki direnç ve reaktif akım arasındaki faz açısı olan karşılık gelen kayıp tanjantına (Tan) göre parametrelenebilir. Dağılma faktörü D aralığıf 0.001'dan 0.030'ye kadardır.
PCB Malzeme Mekanik Özellikler
Çekme (Young's) modülü veya elastik modülü
Çekme modülü, Hooke yasasına uygulanabilir gerilim aralığı içinde aynı eksen boyunca gerilimin gerinime oranıdır. Young modül değeri ne kadar büyük olursa, alt tabaka malzemesi o kadar sert olur. İfade şudur:
E = stres / gerinim = (F/A) / [(L – Lo) /L]
F, A, L ve Lo sırasıyla malzemeye uygulanan kuvvet, malzemenin kesit alanı, malzemenin orijinal uzunluğu ve malzemenin gerildikten sonraki uzunluğudur.
Bükülme mukavemeti
Eğilme mukavemeti veya enine kopma mukavemeti olarak da adlandırılan eğilme mukavemeti, PCB malzemesi merkeze yüklendiğinde veya uçta desteklendiğinde akmadan önceki stres olarak tanımlanır. Eğilme mukavemeti birimi kg/m'dir.2 veya psi.
PCB için malzemelerin nasıl seçileceği hakkında daha fazla sorunuz mu var? Mühendislerimizle bugün iletişime geçin: tech@orientdisplay.com Veya ziyaret et PCB sayfası.
Ayrıca Kontrol Et: PCB alt tabakası
Referans:
https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/glass-transition-temperature
Devreler, S. (nd). PCB Malzeme Tasarım Kılavuzu. 1-30.