O que é o Coeficiente de Expansão Térmica (CTE)

O que é o Coeficiente de Expansão Térmica (CTE)

O coeficiente de expansão térmica (CTE) é um parâmetro que quantifica a taxa na qual um material de PCB se expande ou contrai ao ser exposto a mudanças de temperatura. Geralmente é medido em partes por milhão por grau Celsius (ppm/°C). O CTE é importante pois afeta a confiabilidade e o desempenho da placa.

Quando um material de PCB é submetido a variações de temperatura, ele sofre expansão ou contração devido ao aumento ou diminuição da energia térmica. O valor do CTE representa a quantidade de mudança dimensional que ocorre por grau Celsius de variação de temperatura. Um valor de CTE mais alto indica que o material se expande ou contrai de forma mais significativa com as flutuações de temperatura.

É essencial considerar os valores de CTE dos diferentes materiais utilizados na fabricação de PCBs. Por exemplo, o CTE do material do substrato, como o FR-4, é tipicamente maior do que o do cobre, que é comumente usado para trilhas condutoras. Essa incompatibilidade de CTE entre o substrato e o cobre pode resultar em estresse e deformação na PCB durante ciclos de temperatura, potencialmente levando a problemas de confiabilidade como delaminação ou trincas.

Os valores de CTE podem variar dependendo da direção da expansão. Ao longo dos eixos X e Y, que representam as direções horizontais da PCB, os valores de CTE são geralmente baixos devido à presença de reforço de vidro tecido que restringe a expansão do material. No entanto, no eixo Z, que é perpendicular à superfície da PCB, o material pode expandir ou contrair livremente. Portanto, é crucial minimizar o CTE ao longo do eixo Z para reduzir a expansão e contração da PCB nesta direção. Idealmente, um CTE inferior a 70 ppm/°C é recomendado ao longo do eixo Z.

Outro aspecto crítico é a temperatura de transição vítrea (Tg). A Tg é a temperatura na qual o material passa de um estado rígido para um estado mais flexível. Ultrapassar a Tg pode levar a mudanças dimensionais e problemas potenciais de confiabilidade. Portanto, é essencial considerar a Tg ao projetar e fabricar PCBs.