基础材料

PCB的基础材料

选择合适的表面处理及优化设计是确保产品性能优异的重要步骤,但是不是到此为止了呢?不是,您还必须确保工厂有指定的材料,且该厂通过UL认证可以使用该材料。

Maxwell Circuits知道,材料的选择多种多样性。凭借我们的专业技术知识,我们能在材料的选择和规格上为您提供指导和协助。

刚性材料

应该如何材料指定?

我们的建议是,尽量不要指定某一个特定品牌或材料种类,以免最终选择工厂时限制了您的选择。其中的原因是,许多知名品牌材料在我们的工厂中有着广泛使用的同时,有些工厂有数个品牌的材料均能达到所要求的材料规格。这时,供货情况以及价格就可能成为使用哪个品牌的决定因素。

这并不意味着您不能指定所知的材料,绝非如此。如果您根据经验知道某种材料适合您的产品,那么您可以列出这种产品,并加上“或同等材料”的附言,Maxwell Circuits的技术人员和采购团队就会审核各种材料,并向您提供一种能满足功能需要又不影响性能的替代产品。

每一家知名的材料制造商都按IPC 4101(刚性及多层印制电路板的基材规范)进行产品分类,以便用此规格确定性能特征并加以分类, 同时详细界定了基材的特征,此外,工厂遵循IPC-4101-xxx分类能做出明智的选择,并确保性能符合预期要求。

如果您需要有关IPC 4101或材料规格方法的更多信息,那么请联络Maxwell Circuits,我们乐意提供帮助。

指定材料特性时的关键因素

考虑基材的性能特征时,应考虑材料的相关机械特性(特别是材料在热循环/焊接操作过程中的相关性能)和电气特性。这些通常被认为是标准产品甄选过程中的最常见因素。这是因为所有被考虑的材料都要达到UL可燃性等级V-0。

关键材料特征如下所示。

CTE - Z轴(Z轴热膨胀系数):这是衡量加热时基材膨胀程度的指标.测量为PPM /℃(Tg之前和之后)以及在一定温度范围内的%.
Td(热分解温度):这是材料重量变化5%的温度. 此参数确定材料的热生存力
Tg(玻璃化转变温度):材料停止作用的温度,如刚性材料开始表现得像塑料.
T260(分层时间):这是基材在260摄氏度的温度下分层所需的时间
T288(分层时间):这是基材在288摄氏度的温度下分层所需的时间.
Dk(介电常数):使用该材料作为电介质的电容与具有真空作为电介质的类似电容器的比率.
CTI(比较跟踪指数):绝缘材料的电击穿特性的量度.它用于电气设备的电气安全评估. 评级如下.

电压(V) CTI
600和更大 0
400到599 1
250到399 2
175到249 3
100到174 4
<100 5

下表摘录了IPC-4101分类的某些特性,重点介绍了已经提到的一些细节。

IPC-4101 99 101 121 124 126 127 128 129 130
Tg (最小) 摄氏度 150 110 110 150 170 110 150 170 170
Td (最小) 摄氏度 325 310 310 325 340 310 325 340 340
CTE Z轴 50-260 摄氏度 3.5% 4% 4% 3,50% 3% 4% 3,50% 3,50% 3%
T260 (最小) 分钟 30 30 30 30 30 30 30 30 30
T288 (最小) 分钟 5 5 5 5 15 5 5 15 15
填料> 5% NA NA NA
DK /介电常数(最大值) 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4

绝缘金属基板(IMS)

IMS – 高效散热技术

绝缘金属基板的新机遇

为满足较大的能量或局部热负载量要求,比如在具有高强度LED的现代建筑中,可以运用IMS技术。IMS是“Insulated Metal Substrate”的缩写。这是一种在金属板(通常是铝板)上应用特殊的预浸材料制成的PCB,其主要特性是散热性能极佳,对高电压具有良好的绝缘特性。Maxwell Circuits与EBV和数家其他公司一起,参与了示范产品的研制,以便吸引市场关注高强度LED与IMS技术结合所带来的机遇。

最重要的成分是导热预浸材料,这是一种陶瓷或填硼材料,具有极佳的散热性能。其导热性通常是FR4的8-12倍。这类材料的一些知名制造商是Bergquist和Laird Technologies。

Bergquist

Bergquist Company是世界上研发和制造导热界面材料的领先企业。热覆绝缘金属基板(IMS)由Bergquist研发,用来解决当今大功率表面贴装型应用中的散热问题。在此类应用中,模具尺寸缩小,散热问题令人关注。
可阅读更多有关热覆及设计规则优势的内容。

Thermagon Laird 技术

Laird技术是世界上电子应用领域热传导材料设计和制造的领先企业。

IMS PCB的散热优势

一块IMS PCB的热阻可以设计得很低。例如:如果您把一块1.60 mm的FR4 PCB与一块具有0.15 mm热预浸材料的IMS PCB对比,您会发现IMS PCB的热阻是FR4 PCB的100倍以上。在FR4产品中,大量散热会非常困难。

Maxwell Circuits能提供各类材料,能满足几乎所有客户的一切需要,无论是特定品牌还是符合IPC-4101分类/材料特性的同等材料。现有材料分为四大类:标准(广泛应用)、高级(少量工厂特有)、挠性和IMS。
另一种方案是把FR4材料与过孔结合,比如塞入热传导材料,改善PCB的热性能。与使用传统的FR4技术相比,这种做法更富于成本效益。

标准

高级

挠性

金属基

生益

罗杰斯

台虹

Bergquist

联茂

泰康尼

杜邦

莱尔德

建滔

伊索拉

松扬

联茂

台光

Nelco

南亚

Pacific

三菱

松下

想一下 :

当考虑到基体材料的性能特征,应考虑到两者的机械特性(特别是相对于所述材料应如何热循环/焊接操作过程中执行),并且还与所述材料相关联的电特性。

如果您对基材的任何具体问题,请联系Maxwell Circuits.