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Risposta rapida:Il CEM-3 è un laminato epossidico composito realizzato con rinforzo in tessuto di vetro e velo di vetro. Il CEM-3 standard viene scelto principalmente per costo, lavorabilità e prestazioni elettriche adeguate, mentre il CEM-3 ad alta conducibilità termica si riferisce a specifiche qualità migliorate e non deve mai essere dato per scontato dalla sola designazione CEM-3. |
Il CEM-3 è ampiamente utilizzato in schede a singola e doppia faccia per elettrodomestici, illuminazione, alimentatori, controlli, display e altre applicazioni elettroniche sensibili ai costi. Può essere lavorato in modo simile all’FR-4 in molte operazioni e, a seconda della qualità, può offrire una tranciatura più semplice o una minore usura delle punte.
Tuttavia, gli acquirenti a volte considerano tutti i materiali CEM-3 come termicamente conduttivi. Questa guida spiega la struttura del materiale, come le qualità migliorate differiscono dal CEM-3 convenzionale e quando l’FR-4 o un PCB in alluminio possono rappresentare la scelta migliore.
Il materiale per PCB CEM-3 è un laminato epossidico composito ritardante di fiamma che combina un rinforzo in tessuto di vetro e velo di vetro sotto il foglio di rame.
La costruzione è diversa dal laminato convenzionale FR-4 in tessuto di vetro, ma molte qualità CEM-3 sono progettate per i processi PCB già noti. I fornitori di materiali posizionano comunemente il CEM-3 per schede a singola e doppia faccia dove costo, prestazioni elettriche, comportamento in tranciatura o foratura ed efficienza produttiva sono importanti.
Le proprietà variano in base al produttore e alla qualità. Intervallo di spessore, foglio di rame, temperatura di transizione vetrosa, temperatura di decomposizione, CTI, prestazioni dielettriche, infiammabilità, conducibilità termica, blocco UV, contenuto di alogeni e compatibilità senza piombo devono essere verificati sulla scheda tecnica corrente.
Il CEM-3 ad alta conducibilità termica è una qualità specializzata formulata per trasferire il calore meglio di un laminato CEM-3 convenzionale, ma il valore effettivo e il metodo di prova sono specifici del materiale.
L’etichetta non deve essere applicata a ogni scheda CEM-3. Per esempio, i principali fornitori di laminati elencano sia famiglie di prodotti CEM-3 convenzionali sia termicamente conduttive. L’ufficio acquisti deve quindi specificare la marca e la qualità esatta oppure definire la proprietà termica richiesta e il metodo di accettazione.
La conducibilità termica è solo una parte delle prestazioni della scheda. L’area di rame, lo spessore della scheda, il contatto con i componenti, le piazzole di saldatura, il flusso d’aria, il design dell’involucro, il montaggio e l’interfaccia con il dissipatore determinano comunque l’aumento finale di temperatura.
Il substrato corretto dipende dalla densità di tracciamento, dal flusso termico, dall’isolamento elettrico, dai requisiti meccanici, dal processo produttivo, dai volumi e dal costo target.
Materiale |
Punti di forza tipici |
Limiti tipici |
Applicazioni più adatte |
CEM-3 convenzionale |
Efficienza di costo, buona lavorabilità, prestazioni elettriche adeguate per molte schede a singola/doppia faccia |
Proprietà variabili in base alla qualità; non automaticamente alta conducibilità termica; generalmente meno comune per multistrati complessi |
Elettrodomestici, controlli, display, semplici schede di potenza e illuminazione |
CEM-3 termicamente conduttivo |
Migliore trasferimento del calore mantenendo le caratteristiche di lavorazione del laminato composito |
Deve usare una qualità verificata; potrebbe non eguagliare la diffusione del calore di un nucleo metallico a flusso termico elevato |
Driver LED, controlli di potenza e progetti con carico termico moderato |
FR-4 |
Ampia disponibilità, solido ecosistema di progettazione, capacità multistrato, ampia gamma di materiali |
Le qualità standard hanno una conducibilità termica limitata rispetto alle costruzioni con nucleo metallico |
Elettronica generale, controlli, comunicazioni e progetti multistrato |
PCB in alluminio |
Diffusione diretta del calore tramite base metallica, rigidità meccanica, efficace per calore concentrato |
Stack-up, lavorazione meccanica e progettazione dell’isolamento speciali; la densità di tracciamento può essere limitata in strutture semplici |
LED ad alta luminosità, moduli di potenza, illuminazione automotive e gruppi ad alto flusso termico |
Il CEM-3 è una scelta pratica quando il circuito è relativamente semplice, i volumi sono significativi, il processo di assemblaggio trae vantaggio dalla tranciatura o da una foratura efficiente e le prestazioni elettriche e termiche richieste sono disponibili in una qualità qualificata.
Viene spesso preso in considerazione per telecomandi, elettrodomestici, schede display, sottocircuiti di alimentazione, apparecchiature da gioco, controlli per illuminazione, piccoli controller industriali e altri prodotti a singola o doppia faccia.
WYD’sdownload di laminati e solder maskla pagina include schede tecniche CEM-3 dei fornitori di materiali. La qualità selezionata deve quindi essere abbinata a unPCB a singolo stratocostruzione, spessore della scheda, rame, processo di assemblaggio e obiettivo di affidabilità del prodotto.
Scegli l’FR-4 quando il progetto richiede instradamenti multistrato, un’ampia scelta di materiali ad alta Tg o alta affidabilità, impedenza controllata, dettagli fini ad alta densità o una qualifica consolidata basata su una specifica famiglia FR-4.
Scegli unPCB in alluminioquando il flusso termico è concentrato e l’assemblaggio necessita di un percorso diretto dai LED o dai dispositivi di potenza verso un nucleo metallico e un dissipatore. Il WYDsoluzione PCB per illuminazionedimostra l’uso tipico di schede a nucleo metallico nell’illuminazione, mentre lasoluzione PCB per alimentatori di energiacopre la conversione di potenza e le applicazioni ad alta corrente.
Una qualità di CEM-3 termicamente conduttivo può rappresentare la via di mezzo in applicazioni selezionate, ma deve essere validata rispetto all’intero percorso termico e non scelta solo in base al nome del materiale.
Una specifica di acquisto deve identificare le caratteristiche controllate del materiale e le sostituzioni consentite invece di usare solo il termine generico CEM-3.
· Produttore e qualità, oppure un elenco di equivalenti approvati con notifica delle modifiche.
· Slash sheet IPC applicabile al laminato e riconoscimento UL o requisito di infiammabilità.
· Spessore della scheda, tolleranza di spessore, foglio di rame e rame finito.
· Tg, Td, espansione sull’asse z o requisito di stress termico ove pertinente.
· CTI, resistenza di isolamento, rigidità dielettrica e comportamento all’umidità.
· Valore di conducibilità termica, metodo di prova e tolleranza di accettazione per le qualità migliorate.
· Compatibilità con il processo senza piombo, profilo di rifusione o saldatura massimo e cicli richiesti.
· Metodo di foratura o tranciatura, qualità dei fori, affidabilità della metallizzazione dei fori (PTH), tolleranza del contorno e pannellizzazione.
· Colore, blocco UV, compatibilità AOI, requisiti senza alogeni o RoHS se applicabili.
La validazione deve includere la revisione della documentazione del materiale, DFM, ispezione del primo articolo, prove di assemblaggio, test elettrico, controlli dimensionali e prove termiche o ambientali specifiche per l’applicazione.
Per le qualità termicamente conduttive, misurare il prodotto assemblato nelle condizioni di carico e ambiente peggiori. Confrontare la temperatura del punto caldo, l’uniformità della temperatura, il margine dei componenti, la temperatura dei giunti di saldatura, la temperatura dell’involucro e le prestazioni di raffreddamento con il progetto target. Se il risultato è marginale, confrontare qualità dielettrica, area di rame, spessore della scheda, posizionamento dei componenti, flusso d’aria e alternative con nucleo metallico.
Prima di avviare la produzione in volumi, inviare il requisito esatto del materiale e le condizioni applicative al produttore di PCB. WYD PCB può esaminare dati CEM-3, file di fabbricazione, progettazione del pannello e quantità di prototipi tramite il proprio canale di contatto.
No. Esistono sia qualità CEM-3 convenzionali sia qualità termicamente conduttive migliorate. Devono essere confermati la qualità esatta del fornitore e il valore della scheda tecnica.
No. Entrambi sono laminati ramati a base epossidica, ma la costruzione del rinforzo e le famiglie di qualità differiscono. Le prestazioni vanno confrontate tramite scheda tecnica e applicazione.
Sì. Molte qualità CEM-3 supportano la lavorazione di schede a singola e doppia faccia, incluse le applicazioni con fori metallizzati quando la qualità e il processo selezionati sono qualificati.
Può migliorare il trasferimento di calore nei carichi termici moderati, ma LED ad alta potenza o semiconduttori concentrati possono ancora trarre vantaggio da un percorso termico con nucleo metallico. Si consiglia un confronto su prototipi.
Elettrodomestici, telecomandi, display, semplici schede di potenza, controlli per illuminazione, elettronica di consumo, apparecchiature da gioco e sottoassiemi di controllo industriale sono esempi comuni.
Indicare marca e qualità del materiale o proprietà controllate, spessore, rame, numero di strati, processo di foratura, infiammabilità, CTI, requisito termico, profilo di saldatura, quantità e aspettative di test.
