Qué es el coeficiente de dilatación
El coeficiente de dilatación, también conocido como coeficiente de expansión térmica (CTE), se refiere a la velocidad a la que un material se dilata o contrae cuando se somete a cambios de temperatura. En el contexto de la industria de PCB, se refiere específicamente a la expansión de un material de PCB cuando se calienta.
El CET suele expresarse en partes por millón (ppm) expandidas por cada grado Celsius que se calienta el material. Se trata de una propiedad importante a tener en cuenta en el diseño y la fabricación de placas de circuito impreso, ya que puede influir en la fiabilidad y el rendimiento de la placa. El CET de un sustrato de PCB suele ser mayor que el del cobre. Esta diferencia de CET entre el sustrato y el cobre puede provocar problemas de interconexión cuando se calienta el circuito impreso. Por tanto, es fundamental conocer y gestionar el CET de los materiales utilizados en la fabricación de PCB.
El CET de un material de PCB depende de varios factores, como la composición y la estructura del material. A lo largo de los ejes X e Y (direcciones horizontales), el CTE es generalmente bajo, normalmente alrededor de 10 a 20 ppm por grado Celsius, debido a la presencia de vidrio tejido que constriñe el material en estas direcciones. Sin embargo, en la dirección Z (dirección vertical), el material debe ser capaz de expandirse para acomodar la expansión térmica, por lo que es deseable un bajo CET a lo largo del eje Z. Se recomienda alcanzar un CET inferior a 70 ppm por grado Celsius a lo largo del eje Z.
La temperatura de transición vítrea (Tg) es un punto crítico en la curva CTE. Es la temperatura a la que cambia el comportamiento del material, y si la temperatura supera la Tg, el sustrato se ablanda y no se expande más. Es importante tener en cuenta la Tg del material del circuito impreso en relación con su CET.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el coeficiente de dilatación?
El coeficiente de dilatación se refiere a la relación entre el cambio de longitud, área o volumen de un objeto por cada grado de aumento de temperatura, en relación con su longitud, área o volumen originales a una temperatura específica, normalmente 0°C, manteniendo una presión constante. También se conoce como expansividad.
¿Cuál es el coeficiente de dilatación térmica de un circuito impreso FR4?
FR4 PCB tiene un coeficiente de expansión térmica (CTE) que oscila entre 17 y 19ppm/C. Este CTE es adecuado para paquetes orgánicos. Sin embargo, a medida que avanza la industria, crece la demanda de paquetes con un CTE bajo. Por lo tanto, existe la necesidad de un PCB que pueda ajustar su CTE para adaptarse a los paquetes cerámicos o incluso a los componentes DDA/flip chip.
¿Cuáles son los valores típicos de la ETC?
En general, los valores del coeficiente de dilatación térmica (CET) de los metales suelen situarse entre los de la cerámica (valores más bajos) y los polímeros (valores más altos). Es habitual que los valores del CET de metales y aleaciones oscilen entre 10 y 30×10-6/K (5,5 a 16,5×10-6/°F).
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