PCB Malzemelerinin Tanıtımı
Levhalar için kullanılan farklı takviye malzemelerine göre genel olarak beş kategoriye ayrılırlar: kağıt esaslı, cam elyaf kumaş esaslı, kompozit esaslı (CEM serisi), lamine çok katmanlı levha esaslı ve özel malzeme esaslı (seramik, metal çekirdek esaslı vb.).
Levhalar için kullanılan reçine yapıştırıcıya göre kategorize edilirse, yaygın kağıt bazlı CCI için fenolik reçine (XPC, XXXPC, FR-1, FR-2 vb.), epoksi reçine (FE-3), polyester reçine vb. gibi çeşitli türler vardır. Yaygın cam elyaf kumaş bazlı CCL için en yaygın kullanılan tür olan epoksi reçine (FR-4, FR-5) vardır. Bismaleimid-triazinle modifiye edilmiş reçine (BT), poliimid reçine (PI), p-fenilen eter reçinesi (PPO), maleimid-stiren reçinesi (MS), polisiyanürat reçinesi, poliolefin reçinesi vb. gibi başka özel reçineler de vardır (takviye malzemeleri olarak cam elyaf kumaş, poliimid elyaf, dokuma olmayan kumaşlar vb. kullanılarak). CCL'nin alev geciktirme performansına göre, alev geciktirici tipe ayrılabilirler. (UL94-V0, UL94-V1) ve alev geciktirici olmayan tip (UL94-HB) panolar.
Son yıllarda, çevre koruma konularında farkındalığın artmasıyla birlikte, "yeşil alev geciktirici CCL" olarak adlandırılan, alev geciktirici CCL'lerde, bromlu bileşikler içermeyen yeni bir CCL çeşidi türü piyasaya sürülmüştür. Elektronik ürün teknolojisi hızla geliştikçe CCL'ye daha yüksek performans gereksinimleri getirilmektedir. Bu nedenle, CCL'nin performans sınıflandırmasına göre genel performans CCL, düşük dielektrik sabiti CCL, yüksek ısıya dayanıklı CCL (genel kartlar için L 150°C'nin üzerindedir), düşük termal genleşme katsayısı CCL (genellikle ambalaj panellerinde kullanılır) ve diğer türlere ayrılabilirler.
Parametrelerin ve uygulamaların detayları aşağıdaki gibidir:
1. 94-HB: Sıradan kağıt karton, yanmaz değil (delik delmek için kullanılan en düşük dereceli malzeme, güç kaynağı kartı olarak kullanılamaz)
2. 94-V0: Alev geciktirici kağıt levha (delik delmek için kullanılır)
3. 22F: Tek taraflı yarı fiberglas levha (delik delmek için kullanılır)
4. CEM-1: Tek taraflı fiberglas levha (bilgisayarla delinmelidir, delinemez)
5. CEM-3: Çift taraflı yarı fiberglas levha (çift taraflı kağıt levha hariç, çift taraflı levhaların en alt uç malzemesidir. Bu malzeme ile basit çift taraflı levhalar yapılabilir ve FR-4'ten daha ucuzdur)
6. FR-4: Çift taraflı cam elyaf levha. Alev geciktirici özellikler 94VO-V-1-V-2-94HB'ye ayrılmıştır. Yarı kürlenmiş sac 1080=0.0712mm, 2116=0.1143mm, 7628=0.1778mm'dir. FR4 ve CEM-3'ün her ikisi de levha malzemesini belirtmek için kullanılır; FR4 bir fiberglas levhadır ve CEM-3 ise kompozit bazlı bir levhadır.
PCB Malzemelerinin Dielektrik Sabiti
PCB malzemelerinin dielektrik sabiti üzerine yapılan araştırmalar, PCB üzerindeki sinyal iletiminin hızı ve sinyal bütünlüğünün dielektrik sabitinden etkilenmesinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle bu sabit son derece önemlidir. Donanım personelinin bu parametreyi gözden kaçırmasının nedeni, üreticinin PCB kartını yapmak için farklı malzemeler seçtiğinde dielektrik sabitinin belirlenmesidir.
Dielektrik sabiti: Bir ortam harici bir elektrik alanına maruz bırakıldığında, elektrik alanını zayıflatan indüklenmiş bir yük üretecektir. Başlangıçta uygulanan elektrik alanının (vakumda) ortamdaki son elektrik alanına oranı, dielektrik sabiti olarak da bilinen ve frekansla ilişkili olan bağıl dielektrik sabitidir (veya dielektrik sabiti).
Dielektrik sabiti, bağıl dielektrik sabiti ile vakumun mutlak dielektrik sabitinin çarpımıdır. Dielektrik sabiti yüksek bir malzeme bir elektrik alanına yerleştirilirse, dielektrik içerisinde elektrik alanın gücünde önemli bir azalma yaşanacaktır. İdeal bir iletkenin bağıl dielektrik sabiti sonsuzdur.
Polimer malzemelerin polaritesi, malzemenin dielektrik sabiti ile belirlenebilir. Genel olarak bağıl dielektrik sabiti 3,6'dan büyük olan maddeler polar maddelerdir; bağıl dielektrik sabiti 2,8 ila 3,6 aralığında olan maddeler zayıf polar maddelerdir; ve bağıl dielektrik sabiti 2,8'den küçük olan maddeler polar olmayan maddelerdir.
FR4 Malzemelerin Dielektrik Sabiti
Dielektrik sabiti (Dk, ε, Er), elektrik sinyalinin ortamda yayılma hızını belirler. Elektrik sinyalinin yayılma hızı, dielektrik sabitinin kareköküyle ters orantılıdır. Dielektrik sabiti ne kadar düşük olursa sinyal iletimi o kadar hızlı olur. Bir benzetme yapalım. Kumsalda koşarken ayak bileklerinizi kaOynamakan suyun derinliği, dielektrik sabiti olan suyun viskozitesini temsil eder. Su ne kadar viskoz olursa, dielektrik sabiti o kadar yüksek olur ve o kadar yavaş koşarsınız.
Dielektrik sabitinin ölçülmesi veya tanımlanması kolay değildir. Bu sadece ortamın özellikleriyle değil, aynı zamanda test yöntemi, test sıklığı, test öncesi ve sırasındaki malzeme durumuyla da ilgilidir. Dielektrik sabiti de sıcaklıkla değişir ve bazı özel malzemeler geliştirme sırasında sıcaklığı dikkate alır. Nem aynı zamanda dielektrik sabitini etkileyen önemli bir faktördür; suyun dielektrik sabiti 70 olduğundan az miktarda su önemli değişikliklere neden olabilir.
FR4 Malzeme Dielektrik Kaybı: Elektrik alanı etkisi altında yalıtım malzemesinin dielektrik polarizasyonu ve dielektrik iletkenlik gecikme etkisinden kaynaklanan enerji kaybıdır. Dielektrik kaybı veya basitçe kayıp olarak da bilinir. Alternatif bir elektrik alanının etkisi altında, dielektrikten geçen akım ile dielektrik üzerindeki voltaj arasındaki vektör kombinasyonunun kosinüsünün eksiklik açısına (güç faktörü açısı Φ) dielektrik kayıp açısı denir. FR4'ün dielektrik kaybı genellikle 0,02 civarındadır ve frekans arttıkça dielektrik kaybı da artar.
FR4 Malzeme TG Değeri: Genellikle 130°C, 140°C, 150°C ve 170°C olan cam geçiş sıcaklığı olarak da adlandırılır.
FR4 Malzeme Standart Kalınlığı
Yaygın olarak kullanılan kalınlıklar 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,5 mm, 1,6 mm, 1,8 mm ve 2,0 mm'dir. Levhanın kalınlık sapması levha fabrikasının üretim kapasitesine göre değişmektedir. FR4 bakır kaplı levhalar için ortak bakır kalınlığı 0,5 oz, 1 oz ve 2 oz'dur. Diğer bakır kalınlıkları da mevcuttur ve bunların belirlenmesi için PCB üreticisine danışılması gerekir.
