מבוא של חומרי PCB
הם מחולקים בדרך כלל לחמש קטגוריות על פי חומרי החיזוק השונים המשמשים את הלוחות: על בסיס נייר, על בסיס בד סיבי זכוכית, על בסיס מרוכב (סדרת CEM), על בסיס לוח רב שכבתי למינציה ועל בסיס חומרים מיוחדים (קרמיקה, על בסיס ליבות מתכת וכו').
אם מסווגים לפי דבק השרף המשמש ללוחות, ל-CCI נפוץ על בסיס נייר, ישנם סוגים שונים כגון שרף פנולי (XPC, XXXPC, FR-1, FR-2 וכו'), שרף אפוקסי (FE-3), שרף פוליאסטר וכו'. עבור CCI נפוץ על בסיס סיבי זכוכית, ישנו הנפוץ ביותר מסוג CCL (FR-4), איזה סוג אפוקסי נפוץ. ישנם גם שרפים מיוחדים אחרים (באמצעות בד סיבי זכוכית, סיבי פוליאמיד, בדים לא ארוגים וכו', כחומרי חיזוק) כגון שרף ביסמלימיד-טריאזין (BT), שרף פוליאמיד (PI), שרף p-phenylene ether (PPO), שרף מאלאימיד-סטירן (MS), ביצועים של פוליציאנוראט רזין, רזין פוליציאנוראט וכו'. CCL, ניתן לחלק אותם לסוג מעכב בעירה (UL94-V0, UL94-V1) וללוחות מסוג לא מעכב בעירה (UL94-HB).
בשנים האחרונות, עם הגברת המודעות לנושאי הגנת הסביבה, הוכנס סוג חדש של זן CCL ללא תרכובות ברום ב-CCL מעכב בעירה, הנקרא "CCL ירוק מעכב בעירה". ככל שטכנולוגיית מוצר אלקטרוני מתפתחת במהירות, דרישות ביצועים גבוהות יותר מונחות על CCL. לכן, מסיווג הביצועים של CCL, ניתן לחלק אותם עוד יותר ל-CCL ביצועים כלליים, CCL קבוע דיאלקטרי נמוך, CCL עמיד בחום גבוה (L עבור לוחות כלליים הוא מעל 150 ℃), מקדם התפשטות תרמית נמוך CCL (משמש בדרך כלל על לוחות אריזה) וסוגים אחרים.
פרטים על פרמטרים ויישומים הם כדלקמן:
1. 94-HB: לוח נייר רגיל, לא חסין אש (החומר בדרגה הנמוכה ביותר, המשמש לניקוב ניקוב, אינו יכול לשמש כלוח אספקת חשמל)
2. 94-V0: לוח נייר מעכב בעירה (משמש לניקוב ניקוב)
3. 22F: לוח חצי פיברגלס חד צדדי (משמש לניקוב ניקובים)
4. CEM-1: לוח פיברגלס חד צדדי (יש לקדוח עם מחשב, לא ניתן לנקב)
5. CEM-3: לוח חצי פיברגלס דו צדדי (פרט ללוח נייר דו צדדי, זהו החומר הנמוך ביותר עבור לוחות דו צדדיים. ניתן לייצר לוחות דו צדדיים פשוטים עם החומר הזה, והוא זול יותר מ-FR-4)
6. FR-4: לוח פיברגלס דו צדדי. המאפיינים מעכבי בעירה מחולקים ל-94VO-V-1-V-2-94HB. הגיליון החצי מפויח הוא 1080=0.0712 מ"מ, 2116=0.1143 מ"מ, 7628=0.1778 מ"מ. FR4 ו-CEM-3 משמשים שניהם לציון חומר הלוח, כאשר FR4 הוא לוח פיברגלס ו-CEM-3 הוא לוח מבוסס מרוכבים.
קבוע דיאלקטרי של חומרי PCB
מחקר על הקבוע הדיאלקטרי של חומרי PCB נובע מכך שהמהירות ושלמות האות של העברת האות על PCB מושפעים מהקבוע הדיאלקטרי. לכן, קבוע זה חשוב ביותר. הסיבה לכך שאנשי החומרה מתעלמים מהפרמטר הזה היא שהקבוע הדיאלקטרי נקבע כאשר היצרן בוחר חומרים שונים לייצור לוח ה-PCB.
קבוע דיאלקטרי: כאשר תווך נתון לשדה חשמלי חיצוני, הוא יפיק מטען מושרה שמחליש את השדה החשמלי. היחס בין השדה החשמלי המופעל המקורי (בוואקום) לשדה החשמלי הסופי בתווך הוא הקבוע הדיאלקטרי היחסי (או הקבוע הדיאלקטרי), הידוע גם כקבוע הדיאלקטרי, הקשור לתדר.
הקבוע הדיאלקטרי הוא המכפלה של הקבוע הדיאלקטרי היחסי והקבוע הדיאלקטרי המוחלט של ואקום. אם מניחים חומר בעל קבוע דיאלקטרי גבוה בשדה חשמלי, חוזק השדה החשמלי יחווה ירידה משמעותית בתוך הדיאלקטרי. הקבוע הדיאלקטרי היחסי של מוליך אידיאלי הוא אינסופי.
ניתן לקבוע את הקוטביות של חומרים פולימריים לפי הקבוע הדיאלקטרי של החומר. בדרך כלל, חומרים בעלי קבוע דיאלקטרי יחסי גדול מ-3.6 הם חומרים קוטביים; חומרים בעלי קבוע דיאלקטרי יחסי בטווח שבין 2.8 ל-3.6 הם חומרים קוטביים חלשים; וחומרים בעלי קבוע דיאלקטרי יחסי קטן מ-2.8 הם חומרים לא קוטביים.
קבוע דיאלקטרי של חומרים FR4
הקבוע הדיאלקטרי (Dk, ε, Er) קובע את המהירות שבה האות החשמלי מתפשט בתווך. מהירות התפשטות האות החשמלי עומדת ביחס הפוך לשורש הריבועי של הקבוע הדיאלקטרי. ככל שהקבוע הדיאלקטרי נמוך יותר, כך שידור האותות מהיר יותר. בואו ניקח אנלוגיה. כשאתה רץ על החוף, עומק המים שמכסים את הקרסוליים שלך מייצג את הצמיגות של המים, שהוא הקבוע הדיאלקטרי. ככל שהמים צמיגים יותר, כך הקבוע הדיאלקטרי גבוה יותר, והריצה לאט יותר.
לא קל למדוד או להגדיר את הקבוע הדיאלקטרי. זה לא קשור רק למאפייני המדיום, אלא גם לשיטת הבדיקה, תדירות הבדיקה, מצב החומר לפני ובמהלך הבדיקה. הקבוע הדיאלקטרי גם משתנה עם הטמפרטורה, וכמה חומרים מיוחדים לוקחים בחשבון את הטמפרטורה במהלך הפיתוח. לחות היא גם גורם משמעותי המשפיע על הקבוע הדיאלקטרי; מכיוון שהקבוע הדיאלקטרי של המים הוא 70, כמות קטנה של מים עלולה לגרום לשינויים משמעותיים.
אובדן דיאלקטרי של חומר FR4: זהו אובדן אנרגיה הנגרם על ידי הקיטוב הדיאלקטרי ופיגור מוליכות הדיאלקטרית של חומר הבידוד תחת פעולת השדה החשמלי. ידוע גם בשם אובדן דיאלקטרי או פשוט אובדן. תחת פעולתו של שדה חשמלי מתחלף, זווית החסר של הקוסינוס של שילוב הווקטור בין הזרם העובר דרך הדיאלקטרי לבין המתח על פני הדיאלקטרי (זווית גורם ההספק Φ) נקראת זווית ההפסד הדיאלקטרי. ההפסד הדיאלקטרי של FR4 הוא בדרך כלל סביב 0.02, וההפסד הדיאלקטרי גדל ככל שהתדר עולה.
ערך FR4 חומר TG: זה נקרא גם טמפרטורת מעבר הזכוכית, שהיא בדרך כלל 130℃, 140℃, 150℃ ו-170℃.
FR4 חומר עובי סטנדרטי
העוביים הנפוצים הם 0.3 מ"מ, 0.4 מ"מ, 0.5 מ"מ, 0.6 מ"מ, 0.8 מ"מ, 1.0 מ"מ, 1.2 מ"מ, 1.5 מ"מ, 1.6 מ"מ, 1.8 מ"מ ו-2.0 מ"מ. סטיית העובי של הלוח משתנה עם כושר הייצור של מפעל הלוח. עובי הנחושת הנפוץ עבור לוחות מצופים נחושת FR4 הוא 0.5oz, 1oz ו-2oz. עובי נחושת אחרים זמינים גם, ויש להתייעץ איתם עם יצרן ה-PCB כדי לקבוע.
