O que é o Coeficiente de Expansão Térmica (CTE)

O que é o Coeficiente de Expansão Térmica (CTE)

O coeficiente de expansão térmica (CTE) é um parâmetro que quantifica a taxa a que um material PCB se expande ou contrai à medida que é exposto a alterações de temperatura. É normalmente medido em partes por milhão por grau Celsius (ppm/°C). O CTE é importante porque tem impacto na fiabilidade e no desempenho da placa.

Quando um material PCB é sujeito a variações de temperatura, sofre uma expansão ou contração devido ao aumento ou diminuição da energia térmica. O valor CTE representa a quantidade de mudança dimensional que ocorre por cada grau Celsius de mudança de temperatura. Um valor CTE mais elevado indica que o material se expande ou contrai mais significativamente com as flutuações de temperatura.

É essencial ter em conta os valores CTE dos diferentes materiais utilizados na construção de PCB. Por exemplo, o CTE do material do substrato, como o FR-4, é normalmente mais elevado do que o do cobre, que é normalmente utilizado para os traços condutores. Esta discrepância de CTE entre o substrato e o cobre pode provocar tensões e deformações na placa de circuito impresso durante o ciclo de temperatura, conduzindo potencialmente a problemas de fiabilidade como a delaminação ou a fissuração.

Os valores de CET podem variar em função da direção de expansão. Ao longo dos eixos X e Y, que representam as direcções horizontais da placa de circuito impresso, os valores de CET são geralmente baixos devido à presença de reforço de vidro tecido que restringe a expansão do material. No entanto, no eixo Z, que é perpendicular à superfície da placa de circuito impresso, o material pode expandir-se ou contrair-se livremente. Por conseguinte, é crucial minimizar o CTE ao longo do eixo Z para reduzir a expansão e a contração da placa de circuito impresso nesta direção. Idealmente, recomenda-se um CTE inferior a 70 ppm/°C ao longo do eixo Z.

Outro aspeto crítico é a temperatura de transição vítrea (Tg). A Tg é a temperatura à qual o material transita de um estado rígido para um estado mais flexível. Exceder a Tg pode levar a alterações dimensionais e a potenciais problemas de fiabilidade. Por conseguinte, é essencial ter em conta a Tg ao conceber e fabricar PCB.