Hoge Tg PCB (oplossingen voor hoge temperatuur PCB)

Naarmate elektronische producten kleiner, functioneler en krachtiger worden, neemt ook de warmte die ze genereren toe en zijn hun werkomgevingen complexer en extremer dan voorheen. Standaard PCB's zijn slechts bestand tegen een beperkt temperatuurbereik. Zodra de temperatuurlimieten van de PCB worden overschreden, kan de printplaat kromtrekken, kunnen de prestaties afnemen en kan deze zelfs direct defect raken. In deze gevallen is het daarom absoluut noodzakelijk om een ​​PCB met hoge Tg of een PCB met hoge temperatuur te gebruiken.

Het belangrijkste voordeel van een PCB met een hoge Tg-waarde is dat er materialen met een hogere Tg-waarde worden gebruikt, oftewel een hogere glasovergangstemperatuur. Daardoor blijft de structurele stabiliteit behouden bij hoge temperaturen. De PCB is niet gevoelig voor vervorming, delaminatie of prestatieverlies.

In dit artikel leggen we uit wat PCB Tg is, waarom steeds meer industrieën kiezen voor FR4-materialen met een hoge Tg en hoe u de juiste FR4-temperatuurclassificatie voor uw project selecteert.

Wat is Tg in PCB?

Tg (glasovergangstemperatuur) verwijst naar de temperatuur waarbij een PCB-substraatmateriaal (zoals FR4) overgaat van een harde, glasachtige toestand naar een zachte, rubberachtige toestand. Dat wil zeggen, wanneer de temperatuur dit punt nadert of overschrijdt, begint het materiaal te verzachten en neemt de sterkte af. "Tg130" geeft bijvoorbeeld aan dat de glasovergangstemperatuur (Tg) van de PCB-plaat 130 °C bedraagt.

De FR4-glasovergangstemperatuur definieert de temperatuur die FR4-materiaal kan weerstaan ​​voordat het zijn structurele sterkte verliest. Zolang de temperatuur onder het bereik van deze PCB Tg-waarde blijft, blijft de printplaat in principe stabiel. Bij overschrijding kunnen er echter veel problemen optreden, zoals uitzetting of kromtrekken van de printplaat, loskomen van lagen (delaminering), gebarsten via's of geplateerde doorvoergaten (PTH), verlies van elektrische prestaties of signaalvervorming.

Simpel gezegd is de Tg-waarde niet de hoogste PCB-temperatuur die een PCB kan weerstaan, maar eerder het kritische punt waarop het materiaal zijn stijfheid niet meer kan behouden. Om de betrouwbaarheid te garanderen, is de bedrijfstemperatuur van de PCB bij voorkeur 20 tot 25 °C lager dan de Tg-waarde.

Wat is een hoge Tg-printplaat?

Met een PCB met hoge Tg wordt een printplaat bedoeld waarvan het basismateriaal een glasovergangstemperatuur (Tg-waarde) van 170°C of hoger heeft.

Ter vergelijking: de Tg van een standaard FR4-printplaat ligt doorgaans tussen de 130 en 140 °C, en de gemiddelde Tg ligt doorgaans rond de 150 °C. Wanneer de Tg hoger is dan 170 °C, wordt de printplaat geclassificeerd als een hogetemperatuur-printplaat of een hoge Tg-printplaat.

Wanneer printplaten worden gebruikt in omgevingen met een hoog vermogen of hoge temperaturen, of tijdens loodvrij reflow solderen (met piektemperaturen tot 260 °C), kan standaard FR4 zacht worden, vervormen of zelfs delamineren. PCB's met een hoge Tg kunnen echter nog steeds hun mechanische sterkte behouden onder dergelijke extreme omstandigheden: mechanische sterkte, elektrische isolatie-eigenschappen, maatvastheid en chemische en vochtbestendigheid.

Waarom PCB's met hoge Tg nodig zijn

1. Uitdagingen op het gebied van warmte- en energiedichtheid

Hoogwaardige elektronische systemen zoals regeleenheden voor auto's, omvormers en industriële aandrijfapparatuur genereren allemaal veel warmte tijdens bedrijf. Als de temperatuur de PCB-temperatuurlimieten overschrijdt, kunnen standaard FR4-printplaten vervormen, kromtrekken of zelfs defect raken. De PCB met hoge Tg heeft een betere thermische weerstand, waardoor deze zijn vorm behoudt en niet delamineert bij hoge temperaturen. Dit maakt hem geschikt voor langdurige, zwaar belaste werkomgevingen.

2. Loodvrije productie, RoHS

Loodvrij reflowsolderen voldoet aan de RoHS-norm, maar de soldeertemperatuur kan oplopen tot 245-260 °C, wat dicht bij of zelfs hoger is dan de standaard FR4-glasovergangstemperatuur. Normale printplaten zijn gevoelig voor blaasvorming of delaminatie tijdens dit proces. Door FR4-materiaal met een hoge Tg te gebruiken, kunnen deze problemen worden voorkomen en blijft de printplaat na het solderen vlak en betrouwbaar.

3. PCB's met een hoog aantal lagen en HDI

De interne structuur van meerlaagse en HDI-printplaten is complex, met dichte via's en componenten met een fijne pitch. Dit maakt warmteafvoer moeilijker en zorgt voor warmteaccumulatie, wat kan leiden tot ongelijkmatige verwarming of schade aan de printplaat. Op dit punt moeten PCB's voor hoge temperaturen worden gebruikt, dat wil zeggen materialen met hoge Tg-waarden en een lage thermische uitzetting langs de Z-as om scheuren en delaminatie te voorkomen en de algehele betrouwbaarheid te verbeteren.

Over PCBasic

Tijd is geld in uw projecten – en PCB-basis begrijpt het. PCBasic is een PCB-assemblagebedrijf: die elke keer snelle, vlekkeloze resultaten levert. Onze uitgebreide PCB-assemblagediensten: bieden deskundige technische ondersteuning bij elke stap, waardoor topkwaliteit in elk bord wordt gegarandeerd. Als toonaangevend Fabrikant van PCB-assemblage:, Wij bieden een totaaloplossing die uw toeleveringsketen stroomlijnt. Werk samen met onze geavanceerde PCB-prototypefabriek voor snelle doorlooptijden en superieure resultaten waarop u kunt vertrouwen.

Belangrijkste voordelen en eigenschappen van PCB met hoge Tg

Bij de keuze van PCB-materialen zijn, naast de prijs en het aantal lagen, vooral de stabiliteit van belang in omgevingen met hoge temperaturen en hoge vermogens. Dit is precies de waarde van PCB's met een hoge Tg. Vergeleken met standaard PCB's behoudt het nog steeds de structurele stabiliteit bij het naderen van de PCB-temperatuurlimiet, en de elektrische prestaties zullen niet significant afnemen.

De volgende tabel vat de belangrijkste voordelen van PCB's met een hoge Tg-waarde duidelijk samen, zoals een hogere Tg-waarde, een lagere CTE in de Z-as en betrouwbaardere prestaties van FR4 met een hoge Tg-waarde, en een betere hittebestendigheid en betrouwbaarheid in PCB-omgevingen met hoge temperaturen.

Veelgebruikte materialen voor PCB's met hoge Tg

Toepassingen van PCB's met hoge Tg

Conclusie

Elektronische producten hebben tegenwoordig een hoger vermogen, kleinere afmetingen en veeleisendere werkomgevingen. Dit vereist dat printplaten bestand zijn tegen hogere temperaturen en langdurige stabiliteit garanderen. De PCB met hoge Tg-waarde is speciaal ontworpen om aan deze eis te voldoen. Deze verbetert de weerstand van de printplaat tegen hoge temperaturen, vocht en mechanische belasting door een hogere Tg-waarde en een betere FR4-temperatuurclassificatie.

Of het nu gaat om multilayer HDI-printplaten, auto-elektronica of RF-modules, zolang uw toepassingsomgeving een hoge temperatuur en een groot vermogen heeft, kiest u voor een hoge Tg FR4 (high Tg FR4) of een hoge temperatuur PCB (high temperature PCB). Al deze opties zorgen ervoor dat de printplaat stabiel blijft werken en geen prestatieverlies vertoont wanneer de temperatuurlimieten van de PCB worden bereikt.

Met de voortdurende ontwikkeling van elektronische technologie richting hoge vermogens en hoge dichtheid, is het begrijpen van wat PCB Tg is, hoe u de juiste PCB Tg-classificatie kiest en de juiste materialen selecteert, niet langer een optie maar een noodzakelijke voorwaarde om de betrouwbaarheid en veiligheid van producten te garanderen.