FR4 Propiedades térmicas a considerar al diseñar PCB

Al diseñar PCB, los diseñadores deben considerar cuatro propiedades térmicas muy importantes del FR4 que han elegido incorporar.

En este artículo, analizamos estas propiedades cruciales y explicamos cómo responde a ellas el FR4 térmico de Aismalibar.

Propiedades térmicas estándar FR4

Las propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas de los materiales de grado FR4 dependen del contenido de resina, el estilo de tejido de vidrio, el espesor del tejido de vidrio y el tipo de materias primas utilizadas para construir un sustrato FR4.

Estos materiales definen las especificaciones térmicas del FR4, mejor dicho el grado de su Conductividad Térmica, Coeficiente de Expansión Térmica (CTE), Temperatura de Transición Vítrea (Tg) y Temperatura de Operación Mínima/Máxima (MOT).

1. Conductividad térmica

La conductividad térmica define la velocidad a la que el calor se moverá de las regiones calientes a las frías del sistema. La tasa de conductividad térmica es un parámetro crucial a considerar al diseñar una PCB porque define la capacidad del material para conducir el calor. Cuál es el objetivo principal de un trabajo de diseñador de PCB.

Standard FR4 tiene una conductividad térmica de máximo 0,3 W/mK mientras que Aismalibar Thermal FR4 tiene una conductividad térmica de 2,2 W/mK y 3,2 W/mk (dependiendo del producto).

2. Coeficiente de Expansión Térmica (CTE)

CTE mide el ritmo al que el tablero se expandirá en diferentes direcciones. Cuando los materiales que están en contacto se expanden a diferentes velocidades, uno de ellos sufre una tensión inducida y esto puede provocar fatiga y, finalmente, fractura.

Térmico FR4 3,2w

Coeficiente de Expansión Térmica antes de Tg Z 37 ppm/ºC

Coeficiente de Expansión Térmica después de Tg Z 172ppm/ºC

Coeficiente de Expansión Térmica 50-250ºC 77 ppm/ºC (1,8%)

3. Transición Vítrea (Tg)

Tg es la transición reversible en materiales amorfos desde un estado duro y relativamente frágil a un estado fundido o similar al caucho.

Aismalibar Thermal FR4 con una conductividad térmica de 3,2 W/mk tiene una alta Tg.(180 ºC)

4. Temperatura de funcionamiento mínima/máxima (MOT)

El rango de temperatura en el que funciona eficazmente un dispositivo eléctrico o mecánico, según la función del dispositivo y el contexto de aplicación. Este rango se define entre la temperatura de funcionamiento mínima y máxima (conocida como MOT) de un dispositivo.

Fuera de este rango de lo que se denomina “temperatura de funcionamiento segura”, la funcionalidad adecuada del dispositivo puede verse afectada negativamente.

La MOT de Aismalibar Thermal FR4 es de 150 ºC

Una consideración adicional

Por último, pero no menos importante, a la hora de diseñar PCB, los ingenieros de I+D de Aismalibar también tienen en cuenta otra propiedad térmica importante del FR4: el espesor del cobre.

Cuanto más grueso, mejor disipación.

En cuanto al grosor del FR4, cuanto más fino, mejor transmisión del Tº.

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