בחירת חומר ה-PCB הנכון קריטית: היא משפיעה על איכות האות, האמינות התרמית, יכולת הייצור והצלחת המוצר בכלל. המדריך הבא מסביר את חומרי ה-PCB הנפוצים כיום—מה כל חומר נותן ומתי להשתמש בו.
במבט מהיר: טבלת השוואה בין חומרים
| חומר | Tg משוער (°C) | T260 / T288 (דקות) | הפסדי אות | עלות | שימושים / הערות |
|---|---|---|---|---|---|
| FR-4 סטנדרטי (אפוקסי) | ~140 | 8–18 / — | בינונית | חסכונית | שימוש כללי |
| FR-4 משופר (אפוקסי) | ~140 | 20–30 / 5–10 | בינונית | בינונית | אמינות טובה יותר; לוחות רב-שכבתיים |
| FR-4 ממולא (Filled) | ~150 | 25–45 / 6–12 | בינונית | בינונית | CTE נמוך יותר; קידוח וחורי ציפוי איכותיים יותר |
| FR-4 High-Tg | ~175 | 4–10 / — | בינונית | בינונית | סבילות חום גבוהה; מתאים לריפְלוֹו נטול עופרת |
| FR-4 High-Tg משופר | ~175 | 30+ / 7–15 | בינונית | בינונית | חום + אמינות; מולטילייר לטמפ’ גבוהה |
| FR-4 High-Tg ממולא משופר | ~175 | 30+ / 8–16 | בינונית | בינונית | שליטה מיטבית ב-CTE; לוחות מורכבים |
| תערובת BT/אפוקסי | ~190 | 30+ / 2–8 | נמוכה | נמוכה | הפסדים נמוכים ויציבות; HDI ו-Backplanes |
| PPO/אפוקסי | ~175 | 30+ / 8–20 | נמוכה | נמוכה | הפסד נמוך; RF/מיקרוגל |
| אפוקסי Low Dk/Df – סוג A | ~200 | 30 / 6–12 | נמוכה | נמוכה | מהירויות גבוהות |
| אפוקסי Low Dk/Df – סוג B | ~180 | 30+ / 10–20 | נמוכה | נמוכה | מהירויות גבוהות |
| בסיס Low Dk/Df משופר | ~220 | 30+ / 15–35 | נמוכה | נמוכה | קישורי נתונים בקצב גבוה |
| פוליאימיד (PI) | ~260 | 30+ / 30+ | בינונית | בינונית | טמפ’ גבוהה וגמישות; Flex/Rigid-Flex |
| FR-4 High-Tg ללא הלוגן | ~175 | 20–30 / 8–12 | בינונית | בינונית | ידידותי לסביבה; צרכני/תעשייתי |
הערות:
- Tg = טמפרטורת מעבר זכוכיתי. ערך גבוה יותר מעניק מרווח תרמי גדול יותר.
- T260/T288 = זמן עד דלמינציה בריפְלוֹו ב-260°C/288°C. יותר—טוב יותר.
- Dk/Df = קבוע דיאלקטרי ופקטור הפסד. נמוך יותר עדיף לקצבי/תדרי עבודה גבוהים.
איך לבחור חומר ל-PCB
התחילו מהמהירות:
- לוחות סטנדרטיים פחות מ-5 Gbps → משפחת FR-4.
- רשתות מהירות (10–30+ Gbps) → Low Dk/Df או BT/אפוקסי.
חשבו על חום:
- הרכבה נטולת עופרת דורשת Tg ו-T260/T288 גבוהים יותר.
- ריבוי ריפְלוֹו מחייב חומרים “חזקים” תרמית.
שקלו אמינות:
- מילויים, CTE נמוך ואיכות חורי ציפוי טובה משפרים אמינות.
- פוליאימיד מתאים לטמפרטורות גבוהות או ל-Flex.
יעדים סביבתיים:
- בחרו ללא הלוגן כשנדרש לעמידה בתקנים/דרישות לקוח.
משפחת FR-4—הסבר
FR-4 סטנדרטי ו-FR-4 משופר
למינציה אפוקסית מסוג FR-4 היא הנפוצה ביותר: זולה ומספיקה לרוב העיצובים. גרסאות “משופרות” משתמשות בפרפרגים/אריגי זכוכית איכותיים לשיפור מכני או תרמי.
גרסאות ממולאות ו-High-Tg
מיקרו-חתך של ויה: FR-4 סטנדרטי לעומת High-Tg ממולא
מילוי חלקיקים אינרטיים מפחית התפשטות תרמית → קידוח וחורים טובים יותר. High-Tg מעלה עמידות לריפְלוֹו נטול עופרת. שילוב High-Tg משופר וממולא מעלה אמינות בלוחות מורכבים.
השתמשו בנגזרות FR-4 למוצרים כלליים, לוחות רב-שכבתיים ופרויקטים רגישי-עלות.
חומרים בעלי הפסד נמוך (Low-Loss) ו-Low Dk/Df
אפוקסי Low Dk/Df (סוגי A/B) ובסיסים משופרים
כשמהירות חשובה—גם Dk ו-Df חשובים. תערובות אפוקסי Low Dk/Df מעניקות ביצוע חשמלי טוב מ-FR-4 סטנדרטי, תוך שמירה על תהליכי ייצור מוכרים.
מתאים ל-דיגיטל מהיר, SerDes וקישורי נתונים רציניים.
תערובות BT/אפוקסי
שרף Bismaleimide-Triazine (BT) עם אפוקסי מספק הפסדים נמוכים, יציבות תרמית טובה ו-CTE נמוך. נפוץ ב-HDI וב-Backplanes.
אם העיצוב כולל פיץ’ עדין, צפיפות ויות או נחושת עבה—כדאי להעריך BT/אפוקסי.
חומרי PPO/אפוקסי
ערבוב Polyphenylene Oxide (PPO) עם אפוקסי מפחית הפסדים ושומר על תכונות מכניות טובות. נפוץ במוצרי RF/מיקרוגל. לא נמוך הפסד כמו PTFE, אך מאזן מצוין בין הפסד, יצרנות ועלות.
השתמשו ב-PPO/אפוקסי במוצרי תקשורת שבהם מהירות וגם אמינות חשובות.
פוליאימיד (PI)
פוליאימיד הוא פולימר לטמפ’ גבוהה עם יציבות תרמית מצוינת וביצועי גמישות מעולים. מצעיו עומדים במחזורי חום חוזרים וברדיוסי כיפוף קטנים—אידאלי ל-Rigid-Flex ו-Flex.
הערה: לפוליאימיד לא תמיד ערכי Dk/Df נמוכים; בדקו נתונים חשמליים כשעובדים עם קישורים מהירים.
חומרים ללא הלוגן בעלי High-Tg
רגולציה סביבתית דוחפת לעיתים לעבר למינציות ללא הלוגן. FR-4 High-Tg ללא הלוגן משתמש במעכבי בעירה ידידותיים לסביבה, ושומר על רבות מהתכונות של FR-4 סטנדרטי—תוך עמידה ביעדי תאימות.
בחרו ללא הלוגן כאשר תקנים או לקוחות מחייבים זאת.
מונחי בדיקה—מה זה אומר?
Dk ו-Df
הקבוע הדיאלקטרי (Dk) ופקטור ההפסד (Df) מתארים את התנהגות החומר בתדרים/מהירויות גבוהים. ככל שהערכים נמוכים יותר—כך טוב יותר. השוו באותו תדר בדיקה.
T260 / T288
מדדי אמינות תרמיים מקובלים בתעשייה. ערכים גבוהים משמעם עמידות טובה יותר בפני דלמינציה בתנורי ריפְלוֹו. להרכבה נטולת עופרת—העדיפו T260/T288 גבוהים.
מילה אחרונה
החומר שתבחרו ללוח ה-PCB ישפיע על שלמות האות, אמינות תרמית, עלות ויכולת ייצור. התחילו מצרכי הביצועים—מהירות, סבילות חום, מורכבות הלוח ויעדים סביבתיים—ובחרו את החומר שמאזן ביניהם בצורה הטובה ביותר.
Fast Turn PCBs יכולה לעזור בבחירת החומר המתאים ולספק אב-טיפוס מהר. שלחו את קבצי Gerber לקבלת פידבק מהיר ותמיכת DFM.
