Le développement du FR-4

2021-08-30

  Lorsque Gene Roddenberry a écrit "Star Trek" dans un coin des États-Unis, un groupe d'ingénieurs étudiait un projet moins dangereux, mais ce projet a développé une percée et continue d'influencer la terminologie de l'industrie des PCB aujourd'hui.

 

  L'ingénieur organise la National Electrical Manufacturers Association, appelée NEMA. Dans l'industrie des PCB, le représentant de l'association est le cahier des charges "L1". "Star Trek" ajoute des termes tels que "poisson photonique" et "alliage double lithium" et "moteur à courbe" pour les humains, et NEMA crée le G-10, Feuille FR-4 et FR-5, ainsi que d'autres termes pour l'industrie des PCB. « FR » est un matériau appelé « ignifuge », qui sera marqué du logo rouge du fabricant. À cette époque, le matériau utilisé pour produire des PCB était uniquement des matériaux améliorés par le papier. À partir du début des années 1960, la transition vers les matériaux PCB améliorés par le verre et la NEMA ont redéfini les concepts pertinents dans ce processus et sont devenues une terminologie spécifique à l'industrie.

 

  Le développement du substrat PCB entraînera inévitablement des changements dans la classification des performances. NEMA est classé selon les propriétés physiques de la composition chimique de base selon le matériau. Par exemple, l'industrie a classé en fonction de la température de conversion du verre (Tg), utilise généralement des substrats TG « standard », « moyen » et « élevé », de sorte que de nombreux concepteurs et utilisateurs de PCB pensent que la valeur TG et la résistance thermique du substrat sont directement liés, et ils spécifieront des produits « à haute TG » pour les applications à forte demande de chaleur. J'ai pensé au dicton de Spock : « Les faits inadéquats sont toujours très sujets au hasard.

 

  La valeur TG correspond uniquement au changement de phase dans la composition chimique de la résine, et une énergie (température) suffisante est obtenue pour augmenter le degré de liberté de rotation du polymère, de sorte qu'il se transforme de l'état de verre à l'état de caoutchouc. Si vous continuez à appliquer de l'énergie, la prochaine transition est la TM ou une température de fusion. Les plastiques thermodurcissables ont séduit de manière inattendue. Théoriquement, il existe du TM, mais la résine thermodurcissable est supérieure à la température de décomposition thermique TD, de sorte que le matériau thermodurci n'atteindra jamais le TM, c'est-à-dire qu'avant d'atteindre le TM, la résine thermodurcissable a été décomposée en carbone et chacun. Gaz. TG et TD n'ont pas de corrélation directe.

 

  Afin de déterminer les performances thermiques, le matériau doit être complètement modifié pour prendre en compte toutes les propriétés associées à l'application du terminal, ce qui signifie qu'il y aura un changement de classification. Seul le substrat « TG élevé » ne suffit pas, mais spécifiez également les performances correspondantes en fonction de l'application, notamment TG, TM, temps hiérarchique, coefficient de dilatation thermique sur l'axe z et conductivité thermique pour caractériser pleinement le substrat appliqué au gestion des destinataires.

 

  A partir de "Star Trek", nous n'utiliserons progressivement plus la puissance pulsée. C'est un peu incorrect. Le premier emploi après l'obtention du diplôme dans notre collège est dans un laboratoire de recherche. À cette époque, le contenu du travail comprenait un moteur à impulsions spatiales pour « vitesse de distorsion ». Je dis certainement que les gens continuent d’augmenter le taux de transmission des signaux et des données. James Montgomery Scott (Scotty) a un dicton célèbre : « Je ne peux pas changer la loi physique ». Comme nous le voyons, ce qu’il a dit est vrai, mais nous pouvons effectivement explorer la loi physique.

 

  Le PCB des années 1960 était beaucoup plus simple. À cette époque, la fréquence de référence était de 1 MHz et le circuit était principalement composé de dispositifs analogiques et nécessitait rarement une forme d'onde carrée, de sorte que la bande passante théorique devenait infinie. La gamme de hautes fréquences passée peut être divisée en deux bandes passantes : le FR-4 peut être utilisé avec la bande passante et ne peut pas être utilisé. Si vous rencontrez le cas où le FR-4 ne peut pas être utilisé, la plupart des concepteurs ne peuvent choisir que des défis - en utilisant la sélection unique de PTFE, mais une fois le PTFE utilisé, le coût est élevé et l'offre est limitée.

 

  Lorsque le capitaine de James T. Kirk a rencontré le Klindong lors de l'entraînement de simulation de Xiaolin Pill, il a rencontré une situation destinée à être difficile et il a finalement choisi de tricher. Les concepteurs de circuits d'aujourd'hui ont vraiment de la chance, ils n'ont pas besoin de tricher, car les vides entre les performances et le coût du FR-4 et du PTFE ont été comblés par de nombreuses nouvelles séries de matériaux de substrat, ces matériaux ont des performances différentes sur les circuits haute fréquence et haute vitesse. . . Une nouvelle génération de matériaux oblige le concepteur à choisir un substrat plus flexible, non pas parce qu'il est nécessaire de répondre à des performances globales ou à un coût élevé.

 

  Le FR-4 lui-même a un très gros progrès. Initialement, le FR-4 n'avait qu'un seul niveau, et le FR-4 actuel couvre différentes natures et compositions chimiques. Les matériaux FR-4 récents ont également été divisés en FR-4.0 et FR-4.1 (correspondant aux retardateurs de flamme bromés et aux retardateurs de flamme bromés), car les gens ont réalisé que tous les matériaux FR-4 étaient identiques, et l'effet obtenu par une variante ne représente plus d'autres variantes. "Jim, c'est le FR-4, mais le FR-4, on le connaît !"

 

  Malgré les énormes changements survenus dans l'industrie des PCB ces dernières années, j'espère que vous trouverez et développerez activement de futures solutions matérielles comme moi. J'espère que nous vivrons dans le voyage du n'arrivons pas dans une situation prématurée, prospère.

 

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