Högtemperatur-kretskort (PCB)

I takt med att elektroniska produkter blir mindre, mer funktionella och kraftfullare ökar även värmen de genererar, och deras arbetsmiljöer är mer komplexa och extrema än tidigare. Standardkretskort tål endast ett begränsat temperaturområde för kretskortet. När kretskortets temperaturgränser överskrids kan kretskortet deformeras, dess prestanda kan försämras och det kan till och med gå sönder direkt. Så i dessa fall är det mycket nödvändigt att använda ett kretskort med hög Tg eller hög temperatur.

Den största fördelen med ett kretskort med hög Tg ligger i att det använder material med ett högre Tg-värde, det vill säga en högre glasövergångstemperatur. Därför kan det fortfarande bibehålla strukturell stabilitet under höga temperaturförhållanden. Det är inte benäget för deformation, delaminering eller prestandaförsämring.

Den här artikeln guidar dig genom vad PCB Tg är, varför fler och fler industrier väljer FR4-material med hög Tg och hur du väljer rätt FR4-temperaturklassning för ditt projekt.

Vad är Tg i PCB?

Tg (glasövergångstemperatur) avser den temperatur vid vilken ett kretskortssubstratmaterial (som FR4) övergår från ett hårt, glasartat tillstånd till ett mjukt, gummiaktigt tillstånd. Det vill säga, när temperaturen närmar sig eller överstiger denna punkt börjar materialet mjukna och dess hållfasthet minskar. Till exempel indikerar "Tg130" att glasövergångstemperaturen (Tg) för kretskortet är 130 °C.

FR4-glasövergångstemperaturen definierar den temperatur som FR4-materialet tål innan det börjar förlora sin strukturella styrka. Så länge temperaturen ligger under intervallet för denna PCB-glasövergångstemperatur förblir kretskortet i princip stabilt. Men när den överskrids kan många problem uppstå, såsom PCB-expansion eller skevhet, lagerseparation (delaminering), spruckna vias eller pläterade genomgående hål (PTH), förlust av elektrisk prestanda eller signalförvrängning.

Enkelt uttryckt är Tg-värdet inte den högsta kretskortstemperaturen som ett kretskort tål, utan snarare den kritiska punkten där materialet inte längre kan bibehålla sin styvhet. För att säkerställa tillförlitlighet är kretskortets driftstemperatur helst 20 till 25 °C lägre än Tg-värdet.

Vad är ett PCB med hög Tg?

Ett kretskort med hög Tg-halt avser ett kretskort vars basmaterial har en glasövergångstemperatur (Tg-värde) på 170 °C eller högre.

Som jämförelse: Tg för ett standard FR4-kort är generellt 130–140 °C, och mediets Tg ligger vanligtvis runt 150 °C. När Tg överstiger 170 °C klassificeras det som ett högtemperatur-PCB eller ett högt Tg-PCB.

När kretskort används i miljöer med hög effekt eller hög temperatur, eller under blyfri reflowlödning (med topptemperaturer upp till 260 °C), kan standard FR4 mjukna, deformeras eller till och med delamineras. Hög-Tg-kretskort kan dock fortfarande bibehålla mekanisk hållfasthet under sådana extrema förhållanden: mekanisk hållfasthet, elektriska isoleringsegenskaper, dimensionsstabilitet samt kemisk och fuktbeständighet.

Varför PCB:er med hög Tg behövs

1. Utmaningar med värme- och effekttäthet

Högpresterande elektroniska system som fordonsstyrenheter, växelriktare och industriell drivutrustning genererar alla en stor mängd värme under drift. Om temperaturen överstiger kretskortets temperaturgränser kan standard FR4-kort deformeras, vridas eller till och med sluta fungera. Kretskort med hög Tg har bättre värmebeständighet, vilket gör att det behåller sin form och inte delaminerar vid höga temperaturer, vilket är lämpligt för långvariga arbetsmiljöer med hög belastning.

2. Blyfri tillverkning, RoHS

Blyfri reflowlödning uppfyller RoHS-standarden, men lödtemperaturen är så hög som 245-260 °C, vilket är nära eller till och med överstiger standard FR4-glasövergångstemperaturen. Vanliga kretskort är benägna att blåsa eller delaminera under denna process. Användning av FR4-material med hög Tg kan undvika dessa problem och säkerställa att kortet förblir plant och tillförlitligt efter lödning.

3. PCB:er med högt lagerantal och HDI

Den interna strukturen hos flerskiktskort och HDI-kort är komplex, med täta vior och finhöjda komponenter, vilket gör det svårare för värme att avledas och det är mer benäget för värmeackumulering, vilket kan leda till ojämn uppvärmning eller skador på kortet. Vid denna tidpunkt måste högtemperatur-PCB:er användas, det vill säga material med höga Tg-värden och låg Z-axelns termiska expansion måste användas för att förhindra sprickbildning och delaminering och förbättra den totala tillförlitligheten.

Om PCBasic

Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCGrundläggande är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande Tillverkare av PCB-montage, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.

Viktiga fördelar och egenskaper hos PCB med hög Tg

När man väljer kretskortsmaterial är det, förutom priset och antalet lager, som verkligen spelar roll om det kan fungera stabilt under lång tid i miljöer med hög temperatur och hög effekt. Det är just detta som är värdet av ett kretskort med hög Tg. Jämfört med standardkort kan det fortfarande bibehålla strukturell stabilitet när det närmar sig gränsen för kretskortstemperaturen, och dess elektriska prestanda kommer inte att minska avsevärt.

Följande tabell sammanfattar tydligt de viktigaste fördelarna med kretskort med hög Tg, såsom högre Tg-värde, lägre CTE för Z-axeln, mer tillförlitlig prestanda hos FR4 med hög Tg, samt bättre värmebeständighet och tillförlitlighet i kretskortsmiljöer med hög temperatur.

Vanliga material för PCB med hög Tg

Tillämpningar av PCB med hög Tg

Slutsats

Numera har elektroniska produkter högre effekt, mindre storlek och mer krävande arbetsmiljöer. Detta kräver att kretskort kan motstå högre temperaturer och säkerställa långsiktig stabilitet. Hög-Tg-kretskortet är exakt utformat för att möta dessa krav. Det förbättrar kretskortets motståndskraft mot höga temperaturer, fukt och mekanisk stress genom ett högre Tg-värde och en bättre FR4-temperaturklassning.

Oavsett om det är flerskiktade HDI-kort, fordonselektronik eller RF-moduler, så länge din applikationsmiljö har hög temperatur och stor effekt, välj hög Tg FR4 (hög Tg FR4) eller högtemperatur-PCB (högtemperatur-PCB). Alla dessa kan säkerställa att kretskortet fortfarande fungerar stabilt och inte förlorar prestanda när det närmar sig kretskortets temperaturgränser.

Med den kontinuerliga utvecklingen av elektronisk teknik mot hög effekt och hög densitet är det inte längre ett alternativ utan en nödvändig förutsättning att förstå vad PCB Tg är, hur man väljer lämplig PCB Tg-klassning och välja rätt material för att säkerställa produkternas tillförlitlighet och säkerhet.