PCB G10: approfondimenti tecnici, applicazione, rispetto ad altri laminati

Introduzione

Analizzeremo i PCB G10 in termini di proprietà, vantaggi e rapporto con altri laminati come l'FR4 . I laminati G10 sono materiali molto versatili, utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni grazie alla loro resistenza meccanica e capacità di isolamento elettrico.

Cos'è il G10 nei circuiti stampati?

Questo materiale è un laminato in fibra di vetro ad alta pressione. Possiede un'eccellente densità, tenacità, leggerezza e resistenza alla corrosione . Grazie alla combinazione di fibra di vetro e resina epossidica , il G10 risulta essere al contempo resistente e robusto. Viene utilizzato nelle applicazioni per circuiti stampati (PCB). Elevata resistenza con peso ridotto, eccellente resistenza chimica, basso assorbimento d'acqua e superiori qualità di isolamento elettrico sono requisiti fondamentali per l'industria della produzione di PCB.

Come viene prodotto il G10?

Questo materiale per PCB è realizzato con strati di tessuto di vetro impregnati di resina epossidica. Questi strati vengono compressi a caldo. Dopo alcuni istanti, si attende che la resina epossidica polimerizzi. Questo processo crea un materiale resistente e durevole. Uno dei laminati ad alta pressione risultanti, particolarmente robusto e resistente, trova applicazione nei circuiti stampati e in altri settori esigenti.

Caratteristiche tecniche del PCB G10

Di seguito, descriviamo in dettaglio le proprietà ingegneristiche del materiale G10 per PCB. Ti mostriamo le proprietà in modo che tu possa capire perché il G10 è molto richiesto in molti settori. Esaminiamo i suoi punti di forza, i punti deboli e gli indici di prestazione in modo che tu sia ben informato su come il G10 si comporta rispetto ad altri materiali per PCB.

Vantaggi del PCB G10

Dopo aver compreso le caratteristiche tecniche del G10, diamo un'occhiata ai vantaggi dei PCB G10 e a come le proprietà peculiari del G10 lo rendano un substrato valido per numerose applicazioni.

Rinforzo in fibra di vetro

Il rinforzo del vetro conferisce al PCB G10 una reputazione di resistenza e solidità. Indicativamente, ciò significherebbe che il G10 è fabbricato stratificando le fibre di vetro intrecciate insieme a resina poliestere insatura con riempitivi. Le fibre di vetro lo rendono resistente e resiliente, il che è cresciuto fino a rendere il G10 affidabile in applicazioni in presenza di forti sollecitazioni. La fibra di vetro combinata con la resina produce un materiale composito resistente a condizioni estreme e dalle prestazioni eccellenti in numerose applicazioni elettroniche.

Buone proprietà elettriche

PCB di questo tipo hanno ottime caratteristiche elettriche. Gestiscono molto bene l'energia elettrica. Poiché G10 è altamente conduttivo elettricamente, può far passare l'energia senza riscaldarsi o rompersi. Pertanto, G10 è tra le migliori opzioni quando è richiesto un trasferimento di energia affidabile.

Elevata resistenza meccanica

La maggior parte degli altri materiali, quando sono a temperature elevate, iniziano a perdere resistenza e ad ammorbidirsi. Quando sono a basse temperature, diventano più forti e rigidi. Il PCB G10 è stato quindi preparato per mantenere la sua resistenza durante un continuo cambiamento di temperatura, sia caldo che freddo.

Elevata stabilità dimensionale

I materiali PCB, con il cambiamento di temperatura, sono noti per espandersi o restringersi, a differenza del G10. Pertanto, questo cambiamento di dimensione sarà di poco nel caso del G10. I PCB G10 mantengono la loro forma e di conseguenza funzionano molto bene. Rimangono gli stessi anche con variazioni di temperatura.

Resistenza all'umidità

Questo tipo di PCB resisterebbe all'umidità senza perdere questa proprietà. Nemmeno l'acqua o l'umidità estrema a contatto con essa possono distruggere la funzione di G10: funziona correttamente nonostante tali condizioni. G10 resiste all'umidità; pertanto, vengono prevenuti problemi sottili, come rigonfiamenti o danni.

Resistenza alla corrosione acida e alcalina

Questi tipi di PCB non si degradano facilmente a seguito dell'attacco di acidi, basi o ruggine. I PCB G10 non si deteriorano facilmente nemmeno in ambienti altamente acidi o alcalini, il che ne ha reso possibile l'impiego in ambito medicale e in altri settori.

Resistenza all'usura

Questi materiali resistono all'usura e all'abrasione quotidiana senza deteriorarsi. In tal senso, la resistenza del materiale si adatta perfettamente a tutte le applicazioni in cui un PCB è destinato a subire un'usura continua. Trovano la loro applicazione più comune nei PCB di dispositivi indossabili come smartwatch, ecc.

Resistenza alle radiazioni

Questo materiale G10 ha eccellenti prestazioni di resistenza alle radiazioni, all'umidità, alla corrosione acida e alcalina e anche all'usura. Può essere utilizzato in luoghi che richiedono un'elevata esposizione alle radiazioni, come macchine a raggi X e laser.

Leggero

Ciò lo rende leggero e non aggiunge peso ai dispositivi elettronici; questo aspetto diventa utile nella maggior parte delle applicazioni. Ad esempio, in una riduzione del peso, bisogna sempre tenere in considerazione la cosa. Come minimo, l'indossabile intelligente richiede che l'elettronica venga indossata in dimensioni ridotte.

Materiale duro

Anche se sono leggeri, sono anche estremamente duri. Resisteranno all'usura e agli urti con facilità, rendendoli molto durevoli anche in condizioni difficili.

Adatto per alcune applicazioni criogeniche

Questi PCB sono totalmente diversi dagli altri laminati utilizzati per realizzare PCB, e alcune delle applicazioni molto fredde potrebbero necessitare del loro utilizzo. Hanno anche prestazioni migliori a basse temperature, molto più elevate rispetto alla maggior parte dei materiali. Per maggiori dettagli, puoi fare riferimento a G10CR.

Svantaggi del PCB G10

Sebbene il PCB G10 offra una serie di vantaggi, presenta anche alcuni svantaggi, che, in alcuni aspetti, dipenderebbero dalle situazioni. Altrettanto importante è studiare queste limitazioni per prendere una decisione saggia nella scelta dei materiali per PCB.

Resistenza ai raggi UV

I principali svantaggi del PCB G10 risiedono nella resistenza ai raggi UV; mentre il G10 è resistente ai raggi UV, questa caratteristica rende difficile la polimerizzazione durante il processo di fabbricazione. In genere, i PCB vengono polimerizzati con raggi UV per solidificare particolari strati, creando così difficoltà nella fabbricazione dei PCB G10. In genere, la resistenza ai raggi UV è un vantaggio. Tuttavia, agisce come un problema nel corso del processo di fabbricazione di un PCB.

Polvere

Altri svantaggi del PCB G10 sono che genera più polvere rispetto ad altri laminati durante la lavorazione. Più polvere significa più pulizia; questo può anche essere fastidioso in un'area di produzione. Quando la polvere entra nei polmoni, è pericolosa per la salute.

Difficile da tagliare e lavorare a macchina

La produzione di G10 richiede macchine di buona qualità per tagliarlo duro come è realmente. Ciò significa che la precisione nei tagli e nelle forme difficilmente può essere realizzata, un fatto che può essere facilmente aggiunto in relazione ai tempi e ai costi complessivi di produzione.

PCB G10 contro FR4

Ora che conosciamo i lati positivi e negativi del PCB G10, diamo un'occhiata ad alcune delle differenze tra questo e il PCB FR-4. Parleremo delle loro caratteristiche principali in modo che tu possa capire quale materiale potrebbe essere il migliore per i tuoi diversi utilizzi.

Maggiore resistenza alla compressione

La resistenza alla compressione è lo stress a cui un materiale può sopportare carichi che tendono a ridurne le dimensioni senza collassare. Poiché G10 ha una resistenza alla compressione maggiore rispetto a FR4, può quindi sopportare uno stress molto più elevato senza schiacciarsi. È quindi perché quando la pressione o la tensione sono troppo elevate e il PCB da utilizzare deve quindi avere una buona resistenza, G10 si rivela un vantaggio.

Coefficiente di dilatazione termica (CTE) inferiore

Il coefficiente di dilatazione termica (CTE) si riferisce alla caratteristica dei materiali di espandersi o comprimersi all'aumentare della temperatura. Tutti i materiali G10 sono caratterizzati, insieme agli FR4, da un CTE inferiore; si espandono meno all'aumentare della temperatura del PCB. La riduzione di qualsiasi espansione impedisce flessioni e torsioni dei PCB, contribuendo a prevenire problemi e prestazioni scadenti nei dispositivi elettronici.

Assorbimento dell'acqua

Il prossimo argomento sarebbe l'assorbimento d'acqua, definito come la quantità di umidità che un materiale assorbe nel tempo. Ciò si traduce in prestazioni. Un buon esempio è G10 e FR4, che assorbono rispettivamente un minimo dello 0.11 e dello 0.10 percento per un ammollo di 24 ore. Ciò significherebbe che entrambi i materiali sono pronti all'uso, con FR4 che assorbe un po' meno acqua all'interno della sua struttura rispetto a G10.

Grado di infiammabilità

La classe di classificazione G10 "combustione orizzontale" o HB di classificazione 94 mostra la capacità di tenuta della fiamma media. Questa classificazione di solito funziona nella maggior parte delle situazioni; non è normale in quei luoghi in cui la resistenza al fuoco è molto importante. Insieme a 94V-0, FR-4 ha una buona resistenza alla fiamma. Questa classificazione è indicativa del fatto che FR4 non brucia sotto un test di fiamma verticale ed è in grado di autoestinguersi entro un certo periodo di tempo.

Resistenza alla flessione

La resistenza alla flessione di G10 è di 75,000 libbre per pollice quadrato. Lo spessore di 0.125 pollici è misurato per il carico massimo longitudinalmente. Pertanto, G10 è molto rigido in quanto può sopportare sollecitazioni estreme su di esso senza piegarsi o rompersi. FR4 offre varie resistenze alla flessione durante la misurazione in diverse direzioni. Flessionalmente, FR4 può offrire una resistenza di oltre 60,200 psi o 415 MPa, longitudinalmente, mentre trasversalmente, FR4 ha resistenze superiori a 50,000 psi o 345 MPa. In tutte le direzioni esaminate, FR4 è generalmente più debole in termini di resistenza alla flessione rispetto a G10. FR4 stesso mostra una buona stabilità meccanica.

Resistenza al taglio

Ha una resistenza al taglio di 19,000 psi o 131 MPa; quindi, sarà in grado di sopportare normali forze di taglio fino a raggiungere il punto di rottura. Un'elevata resistenza come questa qualifica G10 per applicazioni con forze di taglio moderate. Al confronto, FR4 è molto più forte con una resistenza al taglio di 21,500 psi o 148 MPa. In questo modo, FR4 consente forze di taglio molto maggiori di quelle di G10 prima che si crepi o si rompa. FR4 potrebbe essere una scelta migliore, poiché sosterrà sollecitazioni di taglio più elevate nella tua applicazione.

Analisi comparativa di pannelli epossidici G10 e G11

Poiché le differenze tra G10 e FR4 sono già state discusse, questo articolo prende in esame le principali differenze tra le tavole epossidiche G10 e G11. Faremo alcune verifiche delle loro caratteristiche e prestazioni speciali.

Processo di fabbricazione

G10 è prodotto mediante impregnazione con resina epossidica e pressatura di tessuto in fibra di vetro E. Pertanto, una tavola molto robusta prodotta in questo modo può essere utilizzata praticamente per molti scopi. Durante la produzione di G11, il tessuto in fibra di vetro E viene trattato con resina epossidica, dopodiché passa attraverso il sistema di lavorazione mediante pressatura a caldo. Il risultato è una tavola ad alta resistenza alla temperatura che funziona efficacemente in condizioni intensive.

Temperatura di transizione del vetro

La temperatura di transizione vetrosa del laminato in tessuto di vetro è di 130 °C, mentre per il G11 questo valore sale considerevolmente a 175 °C. Avendo una temperatura di transizione vetrosa più elevata, il G11 potrebbe quindi resistere e mantenere la propria resistenza a temperature molto più alte rispetto al G10.

Composizione

La produzione del G10 avviene importando tessuto in fibra di vetro pressato a caldo e impregnato di resina epossidica importata. Inoltre, durante il processo di pressatura a caldo, vengono aggiunti additivi come ritardanti di fiamma, promotori di adesione e altri prodotti. Si tratta di un pannello resistente, apprezzato per le sue prestazioni di isolamento. Il G11, invece, utilizza tessuto in fibra di vetro importato di grado elettronico. Realizzato con tessuto in fibra di vetro pressato a caldo e impregnato di una speciale resina epossidica, il G11 contiene gli stessi ritardanti di fiamma, colla e altri materiali aggiuntivi del G10. Quest'ultimo prodotto, considerato singolarmente, sembra essere una sorta di cartone lavorato, per come si comporta come isolante.

Cookie di prestazione

I materiali G10 e G11 sono considerati resistenti al fuoco rispetto allo standard UL94-V0; pertanto, sono entrambi ignifughi. La condizione ordinaria è che nessuno dei due bruci. Ad alte temperature, le proprietà meccaniche dei due materiali sono buone; resistono a temperature elevate senza perdere resistenza e forma. Per quanto riguarda la lavorabilità, è davvero buono e facile da gestire in produzione. Anche le loro prestazioni di isolamento sono degne di nota per fornire un isolamento elettrico affidabile.

Applicazione

I pannelli in resina epossidica di tipo G10 trovano applicazione in quasi tutti gli impianti elettrici, dai quadri elettrici agli interruttori automatici e ai trasformatori, fino ai contattori CA, ai motori CC e persino agli impianti elettrici antideflagranti. I pannelli in resina epossidica G11 sono particolarmente adatti a condizioni specifiche, come ad esempio in ambienti con olio isolante, elevata umidità e sistemi GIS ad alta tensione . Grazie a queste caratteristiche, possono operare a temperature molto elevate e tollerare una maggiore quantità di umidità. Pertanto, trovano applicazione ideale in condizioni estreme, come negli interruttori ad alta tensione e nelle regioni con elevata umidità.

Applicazione industriale G10

Le tavole epossidiche di tipo G10 possiedono un elevato grado di resistenza, durevolezza e flessibilità. Grazie a queste caratteristiche, questo tipo di tavole è ampiamente utilizzato in molti ambiti. Sono realizzate infondendo tessuto in fibra di vetro in resina epossidica e il materiale resistente offre prestazioni eccezionali in una varietà di prodotti:

• Morsettiere
• CONDUCIBILITA
• Apparecchiature Elettroniche di Test
• Isolamento del rotore elettrico
• Applicazioni ad alta umidità
• Apparecchiature di commutazione ad alta tensione
• la saga Transformers
• Componenti aerospaziali

Quando utilizzare G10 sul PCB?

La prima cosa da fare è sapere quando usare G10 in primo luogo; questo poi determina la scelta dei materiali per il PCB. Spesso, G10 risulta essere un ottimo materiale per molti usi. Dovresti considerare di usare G10 quando:

• Sono necessarie elevata resistenza e durata – G10 è il materiale da scegliere quando per il tuo PCB sono richieste elevata resistenza e durata oppure quando deve sopportare sollecitazioni meccaniche e condizioni difficili.
• Isolamento elettrico:Un ottimo materiale isolante per molti utilizzi elettrici, come trasformatori e quadri elettrici ad alta tensione.
• Ambienti ad alta umidità: Aiuterà a proteggere il circuito fornendo resistenza in ogni caso in cui possa essere raggiunto dall'umidità o da un'elevata umidità, consentendogli così di continuare a funzionare.
• Applicazioni ad alta tensione: può essere utilizzato in ambito industriale, a partire dall'aerospaziale fino ai settori dell'alta tensione, grazie alle eccellenti qualità di isolamento e resistenza che possiede.
• Affidabilità a lungo termine:Quando l'affidabilità dei componenti a lungo termine è un problema, G10 offre longevità perché può resistere all'usura e agli agenti atmosferici.

Ulteriori FAQ sui PCB G10

La sezione sottostante copre le domande più frequenti sui PCB G10. Tocchiamo la base con alcune domande molto basilari e cerchiamo di fornire approfondimenti che aiuteranno a comprendere questo materiale versatile.

G10 è uguale a FR4?

G10, in senso lato, è diverso da FR4; sono simili nelle proprietà meccaniche ed elettriche. La loro variabile principale è che variano nei gradi di infiammabilità; G10 è generalmente meno infiammabile di FR4. A questo proposito, mentre entrambi possono essere materiali durevoli e di lunga durata, FR4 in molti usi può essere ancora più ignifugo.

Il G10 è dannoso?

Nella maggior parte dei casi, non ti danneggerà e toccherai questo materiale senza alcun problema. Ma una volta che inizi a tagliare e smerigliare, sei, in un modo o nell'altro, minacciato perché dopo questi processi la polvere, ovvero le particelle di vetro e di resina epossidica, diventano pericolose. È prudente prestare attenzione quando si lavora con il PCB G10 in modo che vengano fornite attrezzature di sicurezza per impedire l'inalazione di polvere pericolosa, come maschere e ventilazione.

Il G10 si scioglie?

Il G10 non si scioglie perché è un materiale termoindurente. I termoindurenti sono fabbricati in modo tale da non sciogliersi, considerando che possono resistere a temperature molto elevate. Ciò che il G10 farà è carbonizzare se la temperatura è ben al di sopra della sua classificazione per un intervallo continuo. Fondamentalmente, quella carbonizzazione è l'azione che agisce sulla matrice, poiché i termoindurenti si fissano durante la loro prima polimerizzazione e quindi si induriscono, non essendo quindi rifusibili o riutilizzabili. Sebbene il G10 sia relativamente stabile, sarà necessario ridurre al minimo il calore eccessivo dovuto a temperature elevate oltre i parametri progettati per ridurre al minimo la degradazione.

G10 è uguale a G10CR?

La relazione tra G10 e G10CR non è la stessa cosa, sebbene G10CR sia uno dei materiali standard di G10. Sia G10 che G10CR appartengono a tipi di plastica termoindurente. La differenza tra loro sta nell'area di applicazione dovuta alle basse temperature. In particolare, G10CR trova la sua applicazione in condizioni criogeniche; cioè, gestisce condizioni di temperatura molto basse. Quindi, sebbene abbia praticamente tutte le proprietà del normale G10, G10CR è appositamente preparato tenendo conto delle condizioni di freddo.

Il G10 è più resistente della fibra di carbonio?

Ciò è dovuto alla presenza di fibra di carbonio, che rende questa combinazione composita molto elevata nel rapporto resistenza/peso e quindi trova applicazioni in situazioni che richiedono elevata resistenza insieme a leggerezza. In generale, è molto più forte e rigido del G10, un tipo di plastica termoindurente che rappresenta un eccellente isolamento elettrico e proprietà meccaniche. Mentre il G10 è forte e davvero buono per molte applicazioni, quando si tratta di alte prestazioni, sembra che la fibra di carbonio sia preferita.

Altre applicazioni dell'elettronica esterna G10

Il G10 non è limitato alle parti elettroniche; ha molto di più in serbo. Oltre al campo dell'elettronica, il G10 viene applicato a moltissime applicazioni pratiche. Ecco alcuni altri settori in cui il G10 viene utilizzato come materiale per produrre i suoi prodotti:

• Manici/bilance per coltelli
• Impugnature per armi da fuoco
• Componenti marini
• Un'alternativa alla fibra di vetro
• Stampa 3D
• Medicale Attrezzatura per diagnosi

Conclusione

In sintesi, abbiamo evidenziato le informazioni principali riguardanti il ​​G10: le sue caratteristiche prestazionali e le sue applicazioni. L'applicazione è stata spiegata per essere utilizzata nell'industria elettronica e anche al di fuori di quest'area. Abbiamo parlato della sicurezza nella manipolazione del materiale e lo abbiamo confrontato con altri materiali, tra cui FR-4, G10CR e fibra di carbonio. Ha dimostrato che il G10 può essere versatile e resistente in molti campi.