O que é Coeficiente de Expansão

O coeficiente de expansão, também conhecido como coeficiente de expansão térmica (CTE), refere-se à taxa na qual um material se expande ou contrai quando submetido a mudanças de temperatura. No contexto da indústria de PCB, ele se relaciona especificamente à expansão de um material de PCB à medida que aquece.

O CTE é normalmente expresso em partes por milhão (ppm), expandido para cada grau Celsius que o material é aquecido. É uma propriedade importante a considerar no projeto e fabricação de PCBs, pois pode impactar a confiabilidade e o desempenho da placa. O CTE de um substrato de PCB geralmente é maior do que o do cobre. Essa diferença de CTE entre o substrato e o cobre pode levar a problemas de interconexão à medida que a PCB é aquecida. Portanto, entender e gerenciar o CTE dos materiais utilizados na fabricação de PCBs é crucial.

O CTE de um material de PCB é influenciado por vários fatores, incluindo a composição e estrutura do material. Ao longo dos eixos X e Y (direções horizontais), o CTE é geralmente baixo, normalmente entre 10 e 20 ppm por grau Celsius, devido à presença de vidro tecido que restringe o material nessas direções. No entanto, na direção Z (direção vertical), o material deve ser capaz de se expandir para acomodar a expansão térmica, portanto, um CTE baixo ao longo do eixo Z é desejável. Recomenda-se buscar um CTE inferior a 70 ppm por grau Celsius ao longo do eixo Z.

A temperatura de transição vítrea (Tg) é um ponto crítico na curva do CTE. É a temperatura na qual o comportamento do material muda, e se a temperatura exceder a Tg, o substrato amolece e não se expande mais. Considerar a Tg do material de PCB em relação ao seu CTE é importante.

Perguntas Frequentes

Qual é o Coeficiente de Expansão

O coeficiente de expansão refere-se à razão da mudança no comprimento, área ou volume de um objeto por grau de aumento na temperatura, em relação ao seu comprimento, área ou volume original em uma temperatura específica, normalmente 0°C, mantendo a pressão constante. Também é conhecido como expansividade.

Qual é o Coeficiente de Expansão Térmica do PCB FR4

O PCB FR4 possui um coeficiente de expansão térmica (CTE) que varia de 17 a 19ppm/°C. Este CTE é adequado para embalagens orgânicas. No entanto, à medida que a indústria avança, há uma demanda crescente por embalagens de baixo CTE. Portanto, há a necessidade de um PCB que possa ajustar seu CTE para combinar com embalagens cerâmicas ou até componentes DDA/chip flip.

Quais São os Valores Típicos de CTE

Em geral, os valores do coeficiente de expansão térmica (CTE) para metais estão normalmente entre os valores de cerâmicas (mais baixos) e polímeros (mais altos). É comum que metais e ligas tenham valores de CTE variando de 10 a 30×10^–⁶/K (5,5 a 16,5×10^–⁶/°F).

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