PCB DEPARTMAN MÜDÜRÜ
PCB gövde malzemesi denilince akla birçok alternatif geliyor. PCB malzemesi seçerken dikkat edilmesi gereken parametreler çoğu zaman kafa karıştırıcı olabiliyor. Bu yazımızda temelde Katı (Rijit) PCB üzerine odaklanarak, malzemelerin nasıl seçilmesi ve nelere dikkat edilmesi gerektiği konularına değineceğiz. Gövde malzemesi, PCB’nizin önemli bir parçasıdır. Bu malzeme, tasarımınızın performansını ve uygulama kapsamını belirler. Günümüz teknolojisinin gelişimi ve istekleri PCB kart tasarımlarımızda daha fazla zorlukla karşılaşmamıza neden oluyor ve bu durum da bakır haminant (CCL Copper Clad Laminates) gelişimini zorluyor.
En çok kullanılan PCB’lerin, malzeme sınıflandırması aşağıdaki gibidir:
1- Kağıt tabanlı (FR1, FR2 ..)
2- Cam elyaf – epoksi tabanlı (FR4, FR5, FR6 , CEM3 ..)
3- Komposit tabanlı (CEM1,CEM2 ..)
4- Çok katmanlı yapı (PET, PE film …)
5- Özel malzeme tabanlı (Metal, Seramik ..)
Yanmazlık Sınıflandırması
- PCB malzemelerin yanıcı özellikleri UL94 temelinde sınıflandırılır ve buna göre seçim yapılmalıdır.
- 94HB Yatay örnekte yavaş yanma; yanma oranı (kalınlık < 3mm) < 76 mm/min veya 100 m öncesinde durur.
- 94V2 Dikey örnekte yanma 30 sn içinde durur. Alevli parçaların damlamasına izin verilir.
- 94V1 Dikey örnekte yanma 30 sn içinde durur. Parçalar kor/tutuşturacak özellikte olmadıkça damlamasına izin verilir. 94V0 Dikey örnekte yanma 10 sn içinde durur. Parçalar kor/tutuşturacak özellikte olmadıkça damlamasına izin verilir. Standart kabul görmüş sınıf 94V0’dır.
Halojen malzeme
Flor, klor ve brom içermeyen malzemeleri ifade eder. Halojen içeren malzemeler yanarken zehirli gaz üretir. Bu yüzden halojen – free malzeme tercih edilmesi gerekebilir.
Tg – Glass Transition Temperature
Tg değeri, malzemenin makul ölçüde sert, cam benzeri bir maddeden daha esnek ve bükülebilir, plastik
benzeri bir malzemeye dönüştüğü sıcaklıktır. Bu değer hem dizgi hem de çalışma ortamı açısından
önemlidir. Normal Tg 130°C, orta Tg 150°C, yüksek Tg ise 170°C ve üzeri olarak kabul edilir.
Td – Decomposition Temperature
Bu, malzemenin bozulmasının bir ölçüsüdür. Analiz yöntemi, malzemenin %5’inin kilo ile kaybolduğu zamanı ölçer, bu da güvenilirliğin aşılmasına neden olur ve ve delaminasyon oluşturur. Yüksek güvenilirlik PCB Td ≥ 340 °C gerektirir.
Termal İletim Direnci (Thermal Conductivity)
Malzemenin ısıyı iletme özelliğidir; düşük ısı iletkenliği düşük ısı transferi, yüksek iletkenlik ise yüksek
ısı transferi anlamına gelir. Ölçü birim, (W/m°C) metre başına watt cinsinden ifade edilir. PCB malzemelerin çoğu, 0.36 ± 0.6 W/m°C aralığındaki ısı iletkenliğine sahiptir, bakır malzemeler
ise k = 386 W/m°C değerine sahiptir. Bu nedenle, PCB’deki bakır düzlem tabakaları ile gövde malzemeden daha fazla ısı hızla uzaklaşacaktır.
Termal Genleşme Katsayısı (CTE)
PCB malzemesinin ısınması sırasında oluşan genleşme oranıdır. CTE, her °C için ısıtılan milyonda
(ppm) kısım olarak ifade edilir. Bir malzemenin sıcaklığı Tg’yi geçtikçe, CTE de yükselecektir.
Bir malzemenin CTE’si genellikle bakırdan çok daha yüksektir, bu da PCB ısıtıldığında ara bağlantı sorunlarına neden olabilir.
Dieletrik Sabiti (Dielectric Constant)
Bir malzemenin dielektrik sabiti yüksek frekanslı elektrik performansı için kritik faktörler olan sinyal
bütünlüğü ve empedansı için önemlidir. Çoğu PCB malzeme için bu değer, 2.5 ila 4.5 aralığında değişir. Dielektrik sabiti frekansa göre değişir ve genellikle frekans arttıkça azalır.
Kayıp Faktörü (Loss factor)
Bir malzemenin kayıp faktörü malzemeden dolayı kaybolan bir güç ölçüsü verir. Bu değer ne kadar düşük olursa, o kadar az güç kaybedilir. Çoğu PCB malzemesinin (Kayıp Tanjantı) Tan δ, en yaygın kullanılan malzemeler için 0,02’den, çok düşük kayıplı malzemeler için 0.001’e kadar değişir. Aynı zamanda frekans ile de değişebilir. Kayıp tanjantı, genellikle 1Ghz’nin üzerindeki çok yüksek
frekanslı devrelerde önemlidir. Diğer düşük dijital devreler için kritik bir faktör değildir.
Yüzey Direnci (pS)
Bir PCB malzemesinin yüzeyinin elektriksel veya yalıtım direncinin ölçüsüdür. PCB malzemeleri kare
başına 10°C – 10¹°C Megaohms mertebesinde çok yüksek yüzey direnci değerlerine sahip olmak zorundadır. Ayrıca nem ve sıcaklıktan da biraz etkilenir.
Elektriksel Dayanım
PCB malzemesinin PCB’nin Z yönünde (yüzeyler arası) elektriksel bozulmaya direnme yeteneğini ölçer. Volt cinsinden ifade edilir.
Soyma Mukavemeti
Bakır iletken ve dielektrik malzeme arasındaki bağ kuvvetinin bir ölçüsüdür.
Eğilme Mukavemeti
Malzemenin kırılma olmaksızın mekanik gerilime dayanabilme yeteneğinin ölçüsüdür. Metrekare başına Kg veya inç kare (KPSI) başına pound cinsinden ifade edilir.
Delaminasyon
Bir malzemenin tabakalara ayrılmaya karşı ne kadar dayanacağını (laminint, folyo veya fiberglastan gelen reçinenin belirtilen bir sıcaklıkta ne kadar süreyle ayrılacağını) gösterir. Delaminasyon, termal şoktan, malzemedeki yanlış Tg’den, nemden, zayıf bir laminasyon vb işlemlerden kaynaklanabilir.
