Hay muchas variables involucradas en la creación de una PCB, como la máscara de soldadura, la pantalla de seda, el peso y el ancho del cobre. Sin embargo, el sustrato subyacente, el laminado, a veces es brillante. Hay muchos tipos diferentes de laminados y elegir el correcto es importante. Un circuito bien diseñado puede ver comprometido su rendimiento o robustez por un laminado inadecuado.
Los laminados son capas de tela, fibra de vidrio o papel que se pegan en una sola unidad a través de una resina. Los laminados se pueden hacer más delgados al reducir el número de capas, pero la compensación es un sustrato menos rígido. Esto puede generar problemas de fabricación y ensamblaje, y también puede hacer que la placa sea susceptible de romperse debido a la flexión excesiva.
Hay una serie de variables diferentes a considerar al decidir qué tipo de laminado es mejor para su tablero. Algunos de estos pueden ser más relevantes que otros en algunas situaciones.
- El coeficiente de expansión térmica (CTE) es una propiedad que describe cuánto se expande o contrae un sustrato con la temperatura. Un módulo bajo indica que el laminado no se expande ni se contrae significativamente durante los cambios de temperatura. Para tableros gruesos con vías pequeñas, los laminados que se expanden significativamente con la temperatura pueden dañar los rastros y las vías de cobre porque el cobre se expande muy poco. Para tableros más delgados, de 2 o 4 capas, esto generalmente no es un problema.
- La temperatura de transición vítrea (Tg) es el punto en el que un laminado cambia de la forma rígida a la que la mayoría de la gente está acostumbrada, a una forma más suave y maleable. Técnicamente no está derretido, pero ha perdido su fuerte adherencia a su forma original. A medida que aumenta la temperatura de procesamiento debido al proceso sin plomo, la temperatura Tg del laminado se acerca a un umbral y se debe tener cuidado para evitar el sobrecalentamiento y la distorsión. En este caso, el retardante de llama grado 4 (FR4) tiene una de las temperaturas Tg más bajas entre los laminados, pero las diferentes variantes de FR4 tienen diferentes niveles.
- La constante dieléctrica (Dk) es importante. Esto se debe a que el laminado sobre el que se asienta el cobre también tiene propiedades eléctricas que pueden afectar las señales de alta frecuencia en la placa. Un Dk estable y predecible permite cálculos más precisos para el diseño del diseño. En tales casos, FR4 puede variar mucho y también depende en gran medida de la temperatura.
- La conductividad térmica de la placa es muy importante para las placas que alojan dispositivos de potencia de montaje en superficie de gran tamaño. Si la placa de circuito actúa como un disipador de calor para un circuito integrado particularmente caliente, el uso de un laminado más conductor térmico permitirá que el cobre extraiga el calor del circuito integrado y lo distribuya sobre una superficie más grande para una mejor disipación.
- Por supuesto, una de las variables más importantes en casi cualquier diseño es el costo. FR4 es barato, fácil de fabricar y producido en masa. Sin embargo, como todas las demás variables mencionadas, este es solo un elemento que debe equilibrarse con todos los demás requisitos.
Esta lista de variables es solo la punta del iceberg con respecto a los diversos impactos que los laminados pueden tener en su diseño. Es posible que el FR4 se adapte perfectamente a su propósito, o que se sorprenda al descubrir que el uso de un tipo de laminado diferente puede mejorar significativamente el rendimiento. Sin embargo, no lo sabrás hasta que lo descubras por ti mismo.