¿Cuáles son los materiales comunes utilizados para placas de circuito impreso (PCB)?

Uno de los materiales comunes en la fabricación de placas de circuito impreso (PCB) son los laminados cubiertos de cobre (CCL), que se fabrican impregnando resina con materiales de refuerzo como papel de pulpa de madera o tela de fibra de vidrio, luego se laminan con una hoja de cobre en uno o ambos lados y se prensan mediante un proceso de prensado en caliente. Los CCL desempeñan tres funciones fundamentales: conductividad, aislamiento y soporte estructural, lo que los convierte en un componente indispensable en dispositivos electrónicos.

Los laminados recubiertos de cobre (CCL) se clasifican según su propiedad mecánica en tipos rígidos y flexibles, y según el material de refuerzo en variantes basadas en tejido de fibra de vidrio, en papel y compuestas. Los CCL basados en tejido de fibra de vidrio, reforzados con tela de fibra de vidrio, presentan una resistencia mecánica y un rendimiento eléctrico excepcionales, lo que los convierte en el tipo más ampliamente utilizado. Los CCL basados en papel, que utilizan papel como material de refuerzo, ofrecen costos más bajos pero propiedades mecánicas y eléctricas relativamente inferiores, empleándose típicamente en dispositivos electrónicos de gama baja. Los CCL compuestos integran múltiples materiales de refuerzo, como fibra de vidrio y papel, para lograr un equilibrio entre costo y rendimiento.

Más del 60 % de los laminados recubiertos con cobre utilizan actualmente la hoja FR-4 como material de refuerzo. Típicamente, la hoja FR-4 utiliza tela de fibra de vidrio libre de álcali para aumentar la resistencia mecánica. La tela está impregnada con resina epoxi, mostrando una excelente adhesión, aislamiento eléctrico y estabilidad química.

El sistema de resina consiste principalmente en resina epoxi de bajo contenido de bromo, resina epoxi de alto contenido de bromo, resina epoxi modificada con isocianato y resina epoxi fenólica. Al ajustar la proporción de estas resinas, se pueden obtener diferentes temperaturas de transición vítrea (valores de Tg).

Para lograr un rendimiento ignífugo, se añaden retardantes de llama bromados como el tributilbromofenol A (TBBPA) o retardantes de llama libres de halógenos como compuestos basados en fósforo y nitrógeno.

Los cobres utilizados incluyen láminas de cobre electrolítico o láminas de cobre laminado, que sirven como material básico de la capa metálica conductora en la superficie de los laminados recubiertos con cobre.

RDS Composite proporciona CCL de FR4 de alta calidad en espesores de 12μm, 18μm o 35μm, con un espesor del tablero base que varía entre 0.2 mm y 3.2 mm.

¿Cuáles son las características del CCL FR4?

Propiedades mecánicas: Alta rigidez, excelente resistencia a la flexión y al impacto, con buena resistencia a la flexión y tracción, capaz de soportar la presión de soldadura y el estrés mecánico durante el ensamblaje de PCB.

Rendimiento eléctrico: La constante dieléctrica se mantiene estable entre 4,2 y 4,8 (1 GHz), con baja pérdida dieléctrica y alta resistencia de aislamiento, reduciendo eficazmente la atenuación de señal y las interferencias durante la transmisión de alta frecuencia.

Resistencia térmica: El FR-4 estándar tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) de 130-150 °C, mientras que el FR-4 de alta Tg supera los 170 °C, lo que le permite soportar altas temperaturas de soldadura y demostrar una excelente resistencia al choque térmico.

Retardancia al fuego: Cumple con el estándar UL94 V-0, se autoextingue dentro de los 10 segundos tras retirarse de la fuente de fuego y no gotea, garantizando la seguridad de los dispositivos electrónicos.

Estabilidad dimensional: El coeficiente de expansión térmica es relativamente bajo en las direcciones X/Y (aproximadamente 13-18 ppm/℃), pero ligeramente más alto en la dirección Z, evitando eficazmente grietas entre capas o desalineaciones del circuito causadas por diferencias de expansión térmica durante la laminación de PCB multicapa.

El laminado recubierto de cobre FR-4, gracias a su relación costo-efectividad, aislamiento estable, alta resistencia mecánica y excelente retardancia al fuego, es hoy en día el sustrato rígido para PCB más ampliamente utilizado. Se aplica en sectores clave como electrónica de consumo, electrónica automotriz, control industrial y equipos de comunicación.