Strati e Materiali Principali
Strati di base nei PCB
Gli strati di base forniscono stabilità meccanica al PCB e fungono da substrato su cui vengono applicate le tracce conduttive di rame. A causa della funzione isolante degli strati di base, vengono anche chiamati dielettrici. Tuttavia, lo strato di base differisce da altri dielettrici PCB come il prepreg (strato di fibra pre-impregnata). Il prepreg viene usato alternativamente tra due strati di base come adesivo, che si scioglie durante il processo di laminazione.
Spessore dello strato di base
Lo spessore di uno strato di base del PCB è influenzato significativamente dai requisiti specifici di progettazione del progetto elettronico. Fattori aggiuntivi come il carico di corrente, la dissipazione del calore e la robustezza meccanica del prodotto finale giocano un ruolo cruciale. I processi di produzione e le considerazioni sui costi possono anche influenzare la scelta dello spessore dello strato di base.
Materiali dello strato di base
La selezione del dielettrico dipende da vari fattori, tra cui esigenze di integrità del segnale, frequenza del segnale, velocità del circuito e condizioni termiche. Alcuni materiali dielettrici comuni sono i seguenti:
FR4
FR4 è un materiale di base ampiamente utilizzato per i PCB, principalmente composto da materiale di fibra di vetro intrecciato e resina epossidica. Offre una combinazione equilibrata di costo, disponibilità e prestazioni. Particolarmente degni di nota sono la sua alta resistenza meccanica e capacità di isolamento elettrico.
Vantaggi/Svantaggi
Buone proprietà meccaniche e resistenza. (+)
Relativamente economico. (+)
Ampio uso e facile disponibilità. (+)
Non ideale per frequenze molto alte. (-)
Può assorbire umidità. (-)
Non termicamente stabile come alcuni altri materiali. (-)
Poliimide
La poliimide è un polimero ad alta temperatura comunemente usato nei PCB flessibili. È caratterizzata da eccellente stabilità termica e può essere utilizzata a temperature estreme. Inoltre, il materiale è resistente a molti prodotti chimici.
Vantaggi/Svantaggi
Alta stabilità termica. (+)
Resistenza chimica. (+)
Flessibilità per varie applicazioni. (+)
Relativamente costoso. (-)
Più difficile da lavorare. (-)
Meno robusto meccanicamente rispetto ad alcune alternative. (-)
Poliolefine
Le poliolefine, come il polietilene e il polipropilene, sono polimeri meno comunemente usati nei PCB. Tuttavia, possono offrire vantaggi in alcune applicazioni. Generalmente, sono economici e resistenti chimicamente.
Vantaggi/Svantaggi
(+)[Economico.]
(+)[Resistenza chimica.]
(+)[Leggero.]
(-)[Stabilità termica inferiore.]
(-)[Non ideale per applicazioni ad alta frequenza.]
(-)[La lavorazione può essere più impegnativa.]
Alluminio
I PCB in alluminio utilizzano una base metallica per migliorare la dissipazione del calore. Sono particolarmente utili per applicazioni LED o elettroniche ad alte prestazioni. L'alluminio funge da dissipatore di calore e supporta la dissipazione del calore.
Vantaggi/Svantaggi
Eccellente dissipazione del calore. (+)
Aumento della resistenza meccanica. (+)
Durabilità. (+)
Costi più elevati rispetto ai PCB convenzionali. (-)
Meno flessibile nella adattamento del design. (-)
Più difficile da saldare rispetto ai PCB tradizionali. (-)
PTFE (Politetrafluoroetilene)
Il PTFE è un polimero fluorurato spesso utilizzato nei PCB ad alta frequenza. Ha una costante dielettrica molto bassa, che lo rende ideale per applicazioni RF. Inoltre, offre alta resistenza chimica e al calore.
Vantaggi/Svantaggi
Ideale per applicazioni ad alta frequenza. (+)
Alta resistenza chimica. (+)
Stabile termicamente. (+)
Più costoso rispetto a molti altri materiali. (-)
Può essere difficile da lavorare. (-)
Meno robusto meccanicamente rispetto ad altri materiali. (-)
Teflon
Teflon è un marchio registrato per il PTFE, quindi le sue proprietà e applicazioni sono essenzialmente le stesse del PTFE. È spesso usato nell'elettronica per le sue proprietà dielettriche e negli utensili per le sue proprietà antiaderenti.
Vantaggi/Svantaggi
Eccellenti proprietà dielettriche. (+)
Alta resistenza alle temperature e ai prodotti chimici. (+)
Non adesivo e poco reattivo. (+)
Più costoso rispetto ad altri materiali. (-)
Può essere difficile da lavorare. (-)
Non è forte meccanicamente come alcune alternative. (-)
Ceramica
I PCB in ceramica sono noti per la loro eccezionale conducibilità termica e isolamento elettrico. Sono spesso utilizzati in applicazioni ad alta temperatura o dove è richiesto un minimo di espansione termica. Il materiale può migliorare le prestazioni e la durabilità dei componenti.