Vid design och tillverkning avkretskort, TG-värdet är en nyckelparameter som spelar en avgörande roll för kretskortets prestanda och tillförlitlighet. Att förstå hur man korrekt väljer rätt TG-värde är avgörande för att säkerställa stabil drift och förlänga livslängden för elektroniska produkter.
1, Förstå TG-värdet
TG-värdet, även känt som glasövergångstemperaturen, hänvisar till den temperatur vid vilken amorfa polymerer (inklusive den amorfa delen av kristallina polymerer) övergår mellan glasartat och gummiartat tillstånd. För kretskorts substrat, när temperaturen är under TG-värdet, är substratet i ett hårt glasartat tillstånd med goda mekaniska egenskaper och dimensionsstabilitet; När temperaturen överstiger TG-värdet omvandlas substratet gradvis till ett mjukt gummitillstånd, och dess mekaniska egenskaper minskar, dimensionsstabiliteten försämras och problem som deformation och delaminering kan uppstå, vilket allvarligt påverkar kretskortets elektriska prestanda och tillförlitlighet.
2, Krav på TG-värden i olika tillämpningsscenarier
Konsumentelektronikprodukter: Vanliga hemelektronikprodukter, som smartphones, surfplattor etc., genererar relativt begränsad värme under drift. I allmänhet kan vanliga FR-4-brädor med TG-värden mellan 130 grader och 150 grader användas för att möta efterfrågan. Denna typ av kort har en lägre kostnad och kan säkerställa stabil drift av kretskortet under normala temperaturförhållanden. Med smartphones som exempel kan värmen som genereras av chips och andra komponenter på deras interna kretskort under normal användning kontrolleras inom ett visst intervall genom värmeavledningsdesign, och ett kretskort med ett normalt TG-värde är tillräckligt för att klara av det.
Industriell styrutrustning: Industriella miljöer är vanligtvis komplexa och utrustning kan möta svåra förhållanden som hög temperatur och hög luftfuktighet och fungera kontinuerligt under långa tidsperioder. Därför måste kretskortet för industriell styrutrustning ha högre stabilitet och tillförlitlighet. Det rekommenderas generellt att använda medium till hög TG-plåt med TG-värden från 150 grader till 170 grader. Till exempel, i styrutrustningen för en automatiserad produktionslinje, på grund av den kontinuerliga driften av utrustningen under lång tid, kommer kretskortet att fortsätta att värmas upp. Plattor med högre TG-värden kan effektivt motstå påverkan av hög temperatur, säkerställa stabil drift av utrustningen och minska sannolikheten för fel.
När det gäller fordonselektronik måste elektroniska fordonsenheter inte bara tåla höga temperaturer i hög-temperaturområden som motorrummet under drift, utan måste också klara av vibrationer, stötar och drastiska temperaturförändringar under fordonsdrift. Speciellt kretskorten för nyckelkomponenter som motorstyrenheter och billaddare kräver extremt hög tillförlitlighet. Sådana applikationer kräver ofta höga TG-ark med TG-värden över 170 grader, och även vissa avancerade applikationer kan använda specialmaterial med TG-värden som överstiger 200 grader . Till exempel kan ECU-kretskortet i motorrummet i en bil upprätthålla stabila elektriska och mekaniska prestanda under höga temperaturer, vilket säkerställer exakt kontroll och tillförlitlig drift av bilmotorn.
Flyg- och militära produkter: Dessa områden har nått de extrema kraven på produktens tillförlitlighet och stabilitet, och varje mindre funktionsfel kan leda till allvarliga konsekvenser. Kretskort måste bibehålla hög prestanda i tuffa miljöer som extrema temperaturer och starka vibrationer. Därför använder flyg- och militärprodukter vanligtvis speciella material med extremt höga TG-värden, såsom keramiska substrat, vars TG-värden är mycket högre än vanliga organiska skivor, vilket kan säkerställa att de olika prestandaindikatorerna för kretskort inte påverkas i tuffa miljöer och säkerställa tillförlitlig drift av utrustning i komplexa miljöer.
3, Faktorer att beakta vid val av TG-värden
Arbetstemperaturområde: För det första är det nödvändigt att klargöra den maximala temperatur som kretskortet kan möta under faktisk drift. Detta kräver ett omfattande övervägande av faktorer som de interna värmeelementen, värmeavledningsdesign och den omgivande temperatur i vilken utrustningen används. Till exempel kan styrkretskortet i en industriugn som arbetar i en miljö med hög-temperatur ha en arbetstemperatur nära 100 grader eller till och med högre. I det här fallet är det nödvändigt att välja en skiva med högt TG-värde som tål denna temperatur och har en viss marginal.
Komponenteffekt och värmealstring: Effekten och värmegenereringen av olika komponenter på kretskortet varierar. För komponenter med hög effekt och betydande värmegenerering, såsom hög-effektchips, effektmotstånd, etc., kommer temperaturen i det omgivande kretskortsområdet att öka avsevärt. I dessa områden bör kort med högre TG-värden väljas för att förhindra prestandaförsämring av kretskortet på grund av lokal överhettning. Till exempel kräver kretskortet i en datorströmförsörjning användning av kort med högt TG-värde för att säkerställa stabil drift av kretsen på grund av den stora mängden värme som genereras av de interna kraftkomponenterna under drift.
Livslängdskrav: Om produkten har höga förväntningar på livslängd är det särskilt viktigt att välja rätt TG-värde. Under lång-användning, även om arbetstemperaturen inte överstiger TG-värdet, kan den kontinuerliga högtemperaturmiljön gradvis åldra kretskortssubstratet och minska dess prestanda. Ett högre TG-värde kan bromsa åldringshastigheten för substratet och förlänga kretskortets livslängd. Till exempel bör enheter som smarta mätare som kräver lång-stabil drift använda kort med högt TG-värde för sina kretskort för att säkerställa stabil prestanda under många års användning.
Kostnadsbegränsning: Generellt sett gäller att ju högre TG-värde brädet har, desto högre kostnad. När du väljer TG-värden är det nödvändigt att överväga kostnadsfaktorer på ett heltäckande sätt samtidigt som prestandakraven uppfylls. För vissa konsumentelektronikprodukter som är kostnadskänsliga och har relativt låga prestandakrav, kan kort med lägre TG-värde väljas för att kontrollera kostnaderna samtidigt som grundläggande tillförlitlighet garanteras. Men för viktiga applikationsområden som medicinsk utrustning, fordonselektronik, etc., bör prioritet ges till att säkerställa prestanda och tillförlitlighet, och att välja lämpliga TG-värdekort på ett rimligt sätt, snarare än att enbart fokusera på kostnaden.
4, Testning och verifiering av TG-värde
Termisk analysmetod: Den vanligen använda differentialavsökningskalorimetern kan noggrant mäta TG-värdet för kretskortssubstratet. Genom att värma provet med en specifik uppvärmningshastighet och registrera dess termiska förändringar, när temperaturen når glasövergångstemperaturen, kommer DSC-kurvan att visa en signifikant baslinjeförskjutning, vilket kan bestämma TG-värdet. Modulationsskanningskalorimetri, synkron differentialkalorimetri och andra metoder kan också noggrant bestämma TG-värden, vilket mer exakt kan analysera de termiska prestandaförändringarna hos material under glasövergångsprocessen i varierande grad.
Faktisk miljösimuleringstestning: Förutom termisk analystestning i laboratoriet kan testning och verifiering också utföras genom att simulera kretskortets faktiska arbetsmiljö. Till exempel, placera det förberedda kretskortsprovet i en hög-temperaturtestkammare, värma det enligt en förutbestämd temperaturkurva, observera kretskortets prestandaförändringar vid olika temperaturer, inklusive elektriska och mekaniska egenskaper, och kontrollera efter deformation, delaminering, kortslutningar och andra problem för att verifiera om det valda TG-värdet uppfyller praktiska tillämpningskrav. Inom fordonselektronikområdet utsätts kretskortsprover för omfattande miljösimuleringstester som involverar flera faktorer såsom hög temperatur, vibration, fuktighet, etc., för att heltäckande utvärdera kretskortets tillförlitlighet under komplexa praktiska driftsförhållanden.