Qué es el coeficiente de dilatación térmica (CTE)

Qué es el coeficiente de dilatación térmica (CTE)

El coeficiente de expansión térmica (CTE) es un parámetro que cuantifica la velocidad a la que un material de PCB se expande o se contrae cuando se expone a cambios de temperatura. Suele medirse en partes por millón por grado Celsius (ppm/°C). El CTE es importante porque influye en la fiabilidad y el rendimiento de la placa.

Cuando un material de PCB se somete a variaciones de temperatura, sufre una expansión o contracción debido al aumento o disminución de la energía térmica. El valor CTE representa la cantidad de cambio dimensional que se produce por cada grado centígrado de cambio de temperatura. Un valor de CTE más alto indica que el material se expande o contrae más significativamente con las fluctuaciones de temperatura.

Es esencial tener en cuenta los valores de CET de los distintos materiales utilizados en la construcción de PCB. Por ejemplo, el CET del material del sustrato, como el FR-4, suele ser mayor que el del cobre, que suele utilizarse para las pistas conductoras. Este desajuste del CET entre el sustrato y el cobre puede provocar tensiones y deformaciones en la placa de circuito impreso durante los ciclos de temperatura, lo que puede dar lugar a problemas de fiabilidad como delaminación o grietas.

Los valores del CET pueden variar en función de la dirección de expansión. A lo largo de los ejes X e Y, que representan las direcciones horizontales de la placa de circuito impreso, los valores del CET suelen ser bajos debido a la presencia de un refuerzo de vidrio tejido que limita la expansión del material. Sin embargo, en el eje Z, que es perpendicular a la superficie de la placa de circuito impreso, el material puede expandirse o contraerse libremente. Por lo tanto, es crucial minimizar el CTE a lo largo del eje Z para reducir la expansión y contracción del PCB en esta dirección. Idealmente, se recomienda un CTE inferior a 70 ppm/°C a lo largo del eje Z.

Otro aspecto crítico es la temperatura de transición vítrea (Tg). La Tg es la temperatura a la que el material pasa de un estado rígido a otro más flexible. Superar la Tg puede provocar cambios dimensionales y posibles problemas de fiabilidad. Por tanto, es esencial tener en cuenta la Tg a la hora de diseñar y fabricar placas de circuito impreso.