O que é o Coeficiente de Expansão
O coeficiente de expansão, também conhecido como coeficiente de expansão térmica (CTE), refere-se à taxa a que um material se expande ou contrai quando sujeito a alterações de temperatura. No contexto da indústria de PCB, está especificamente relacionado com a expansão de um material de PCB à medida que este aquece.
O CTE é normalmente expresso em partes por milhão (ppm) expandidas por cada grau Celsius que o material é aquecido. É uma propriedade importante a ter em conta na conceção e fabrico de placas de circuito impresso, uma vez que pode ter impacto na fiabilidade e no desempenho da placa. O CTE de um substrato de PCB é normalmente mais elevado do que o do cobre. Esta diferença no CTE entre o substrato e o cobre pode levar a problemas de interconexão à medida que a PCB é aquecida. Por conseguinte, é crucial compreender e gerir o CTE dos materiais utilizados no fabrico de PCB.
O CET de um material de PCB é influenciado por vários factores, incluindo a composição e a estrutura do material. Ao longo dos eixos X e Y (direcções horizontais), o CET é geralmente baixo, normalmente cerca de 10 a 20 ppm por grau Celsius, devido à presença de vidro tecido que restringe o material nestas direcções. No entanto, na direção Z (direção vertical), o material deve ser capaz de se expandir para acomodar a expansão térmica, pelo que é desejável um baixo CET ao longo do eixo Z. Recomenda-se que o objetivo seja um CTE inferior a 70 ppm por grau Celsius ao longo do eixo Z.
A temperatura de transição vítrea (Tg) é um ponto crítico na curva CTE. É a temperatura à qual o comportamento do material muda, e se a temperatura exceder a Tg, o substrato amolece e não se expande mais. É importante considerar a Tg do material do PCB em relação ao seu CTE.
Perguntas mais frequentes
O que é o Coeficiente de Expansão
O coeficiente de expansão refere-se ao rácio da alteração no comprimento, área ou volume de um objeto por aumento de grau na temperatura, em relação ao seu comprimento, área ou volume original a uma temperatura específica, normalmente 0°C, mantendo a pressão constante. Também é conhecida como expansividade.
Qual é o coeficiente de expansão térmica do PCB FR4?
O FR4 PCB tem um coeficiente de expansão térmica (CTE) que varia entre 17 e 19ppm/C. Este CTE é adequado para embalagens orgânicas. No entanto, à medida que a indústria avança, há uma procura crescente de embalagens com baixo CTE. Por conseguinte, é necessário um PCB que possa ajustar o seu CTE para corresponder a embalagens de cerâmica ou mesmo a componentes DDA/flip chip.
Quais são os valores típicos de CTE
Em geral, os valores do coeficiente de expansão térmica (CTE) para os metais situam-se tipicamente entre os das cerâmicas (valores mais baixos) e os dos polímeros (valores mais altos). É comum que os metais e as ligas tenham valores de CTE que variam entre 10 e 30×10-6/K (5,5 a 16,5×10-6/°F).
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