Preimpregnado en la fabricación de PCB

En el proceso de fabricación de una PCB multicapa, el preimpregnado desempeña un papel fundamental en la conexión y el aislamiento de la placa intercapa. En esta entrada del blog, aprenderemos sobre:

•  ¿Qué es el preimpregnado de PCB?

•  La importancia del preimpregnado de PCB;

•  Uso de preimpregnados de PCB, composición del material;

•  Preimpregnado de PCB vs. núcleo.

¿Qué es el preimpregnado de PCB?

El preimpregnado de PCB es un material importante utilizado en la fabricación de placas de circuito impreso multicapa. Parece un trozo de tela, pero en realidad está hecho de fibra de vidrio impregnada previamente con una capa de resina, como epoxi o poliimida. Sin embargo, la resina no es completamente dura, sino que se encuentra en un estado parcialmente endurecido, entre líquido y sólido.

En pocas palabras, el preimpregnado es como una capa de cinta adhesiva que no se ha secado completamente, pero que puede ablandarse, fluir y endurecerse a altas temperaturas.

¿Por qué es importante el preimpregnado para las PCB multicapa?

En la estructura de una PCB multicapa, las capas de señal, de potencia y de tierra suelen estar distribuidas en diferentes niveles. Deben estar firmemente conectadas para garantizar la continuidad eléctrica y, al mismo tiempo, estar eficazmente aisladas para evitar interferencias de señal o cortocircuitos. El material clave para lograr esta función es el preimpregnado.

En el proceso de fabricación, el preimpregnado de PCB se utiliza para rellenar y unir los huecos entre los núcleos de PCB y la lámina de cobre, o para la combinación de varios núcleos de PCB. Es más que un simple adhesivo; también cumple varias funciones clave.

• Resistencia mecánica:

Después de la laminación, el material preimpregnado curado fija firmemente todas las capas, lo que hace que toda la estructura de la placa de circuito sea fuerte y no se deforme fácilmente.

• Aislamiento eléctrico:

Debe haber aislamiento eléctrico entre cada capa de las placas de circuito. El preimpregnado tiene un buen rendimiento de aislamiento para evitar la diafonía de señales o los cortocircuitos.

• Estabilidad dimensional:

El preimpregnado de PCB de alta calidad no se encogerá ni expandirá significativamente en entornos de alta temperatura y presión, lo que garantiza la precisión dimensional de la placa.

• Propiedades dieléctricas uniformes:

La resina distribuida uniformemente garantiza que no haya cambios repentinos durante la transmisión de la señal, mejorando la integridad de la señal en toda la PCB.

Podemos decir que sin este material preimpregnado, la placa de circuito multicapa no se puede presionar de manera efectiva, y la conexión entre las capas no es estable, ni se puede lograr la función de aislamiento necesaria, lo que eventualmente puede conducir a una placa poco confiable o no funcional.

Propiedades del preimpregnado de PCB

Los materiales preimpregnados de alta calidad en la fabricación de PCB no solo deben desempeñar la función de conexión y aislamiento, sino que también deben cumplir una variedad de propiedades eléctricas y mecánicas para garantizar la estabilidad y confiabilidad de la placa.

• Constante dieléctrica (Dk):

Este valor indica cómo el material preimpregnado afecta el campo eléctrico. Cuanto menor sea el Dk, más rápida será la transmisión de la señal en la placa y menor será su distorsión. Para señales digitales de alta velocidad, es fundamental mantener un Dk adecuado.

• Factor de disipación (Df):

Este parámetro representa la pérdida de energía de la señal durante la transmisión. Cuanto menor sea el Df, menor será la atenuación de la señal al pasar por el preimpregnado de la PCB, lo cual resulta especialmente adecuado para aplicaciones que requieren integridad de la señal, como comunicaciones de datos de alta velocidad o líneas de RF.

• Temperatura de transición vítrea (Tg):

La Tg es la temperatura a la que el material pasa de ser duro y quebradizo a blando y flexible. Cuanto mayor sea la Tg, mayor será la resistencia térmica del material, lo que lo hace más adecuado para su uso en soldadura a alta temperatura y procesos complejos. Menos probabilidades de deformarse o fallar.

• Contenido y flujo de resina:

La proporción de resina afecta la resistencia de la unión entre capas. Si la cantidad de resina es insuficiente, no se adherirá firmemente; un exceso puede crear burbujas o agujeros. El material preimpregnado con la fluidez adecuada puede distribuirse uniformemente durante la laminación para formar una estructura estable.

Gracias a estas excelentes características, el preimpregnado de PCB de alta calidad funciona excepcionalmente bien en circuitos digitales de alta velocidad, RF (radiofrecuencia) y aplicaciones de comunicación por microondas, lo que garantiza una transmisión de señal rápida, precisa y confiable a largo plazo.

Tipos de materiales preimpregnados de PCB

Existen muchos tipos comunes de preimpregnados para PCB. Cada material tiene características diferentes y se utiliza en diferentes ocasiones. La elección del material de preimpregnado depende del lugar de uso de la placa de circuito, la temperatura, la velocidad de la señal y los requisitos ambientales. A continuación, se presentan varios tipos comunes de preimpregnados para PCB. Analicémoslos.

• Preimpregnado FR4:

Es el más común, fabricado con resina epoxi y fibra de vidrio. Es económico, estable y apto para la mayoría de las placas de circuito impreso comunes, como las de electrodomésticos, placas industriales, etc.

• Preimpregnado de alta Tg:

Este material ofrece una mayor resistencia a altas temperaturas. No se deforma ni falla fácilmente por el calor, y es adecuado para aplicaciones de alta temperatura, como en electrónica automotriz, iluminación LED, etc.

• Preimpregnado de baja Dk/baja Df:

Este material está diseñado específicamente para señales de alta velocidad y alta frecuencia. Cuanto menor sea el Dk, mayor será la velocidad de propagación de la señal; cuanto menor sea el Df, menor será la pérdida de señal. Se utiliza comúnmente en equipos 5G, módulos de RF, comunicación de datos de alta velocidad y otros productos con altos requisitos de calidad de señal.

• Preimpregnado de poliimida:

Este material posee una excelente resistencia al calor y puede funcionar de forma estable durante mucho tiempo, incluso en entornos de alta temperatura. Es adecuado para aplicaciones de alta temperatura y alta confiabilidad, como en la industria aeroespacial, militar y en sistemas de control de motores.

• Preimpregnado libre de halógenos:

Este preimpregnado de PCB no contiene halógenos y es más ecológico, especialmente adecuado para productos que deben cumplir con la normativa RoHS o requisitos ambientales ecológicos. Incluso si se incinera durante su eliminación, no libera gases nocivos.

En resumen, diferentes materiales preimpregnados son adecuados para distintos productos. Si la temperatura de funcionamiento de su PCB es alta, la velocidad de la señal es rápida o el producto que se exportará a Europa cumple con las normas ambientales, debe elegir el material adecuado para garantizar un rendimiento óptimo, duradero y sin problemas de la placa de circuito.

Núcleo de PCB vs. preimpregnado en PCB Fabricación

El núcleo de la PCB es como una placa de circuito impreso de dos caras. Está hecho de fibra de vidrio y resina epoxi totalmente endurecida, y es resistente, con lámina de cobre en ambas caras. La placa base es muy estable y puede utilizarse directamente para procesar diagramas de circuitos. En una PCB multicapa, la placa base es como el esqueleto de toda la placa, desempeñando una función de soporte y garantizando su resistencia y rendimiento eléctrico.

Núcleo de PCB vs. preimpregnado

En general, el núcleo de la PCB es la capa rígida que proporciona soporte estructural y ruta conductora, mientras que el preimpregnado es el material clave que actúa como adhesivo y capa aislante. En la fabricación moderna de PCB multicapa, uno es indispensable.

Conclusión

En resumen, entender qué PCB preimpregnado is, sus materiales constituyentes y tipos comunes es un conocimiento muy básico e importante para quienes se dedican al diseño o fabricación de PCB. UEntendiendo el papel de PCB El preimpregnado le ayudará a tomar decisiones de diseño más informadas y a construir placas más confiables.