Verde placa de circuito impresso (PCB)

Os materiais da placa de circuito impresso (PCB) são formulados para suportar uma certa quantidade de calor. O que acontece quando as temperaturas sobem além de certos limites? O desempenho diminui, especialmente em frequências mais altas. É por isso que o gerenciamento de calor econômico talvez seja a prioridade número um de um engenheiro.

É claro que materiais de PCB tolerantes ao calor e circuitos cuidadosamente projetados podem tolerar uma certa quantidade de calor. Primeiro, o projetista de circuitos deve entender os diferentes parâmetros do comportamento dos materiais quando as temperaturas aumentam.

 

O calor vem de várias fontes

Placas de circuito são montados em densidade crescente para fazer designs menores e mais leves. Um componente montado na placa de circuito pode produzir calor – assim como uma fonte externa, como a encontrada em sistemas eletrônicos automotivos.

 

O calor faz com que a maioria dos materiais se expanda

Por causa dos comprimentos de onda menores em frequências mais altas, os circuitos de micro-ondas e especialmente de ondas milimétricas (30 GHz e superiores) têm pequenos recursos que podem ficar distorcidos à medida que uma placa de circuito se expande devido ao calor.

Somando-se a este problema está a demanda por projetos eletrônicos mais compactos. É comum ver circuitos projetados com materiais que possuem constantes dielétricas mais altas com recursos de circuito menores para uma determinada frequência e comprimento de onda.

Quando a temperatura aumenta, os materiais do circuito se expandem, alterando a forma das linhas de transmissão e alterando a impedância dos condutores de um valor desejado. Os resultados? Perda de linearidade, distorção e mudanças na frequência devido a mudanças nas dimensões da linha de transmissão.

 

Os materiais se expandem em taxas diferentes

As placas de circuito são feitas de materiais compostos, incluindo camadas dielétricas e camadas de metal condutoras. Esses materiais compósitos tendem a se expandir em taxas diferentes e em diferentes extremos.

 

O coeficiente de expansão térmica (CTE) descreve a quantidade de expansão que um material experimenta. Em um mundo ideal, o CTE das camadas dielétricas de sua placa tem um valor próximo ao cobre ou outros metais condutores laminados aos materiais dielétricos. Em seguida, ambos os materiais se expandem juntos em altas temperaturas.