În proiectarea și fabricareaplăci de circuite imprimate, valoarea TG este un parametru cheie care joacă un rol decisiv în performanța și fiabilitatea plăcii de circuite. Înțelegerea modului de selectare corectă a valorii TG adecvate este crucială pentru asigurarea unei funcționări stabile și pentru extinderea duratei de viață a produselor electronice.
1, Înțelegeți valoarea TG
Valoarea TG, cunoscută și sub denumirea de temperatură de tranziție sticloasă, se referă la temperatura la care polimerii amorfi (inclusiv porțiunea amorfă a polimerilor cristalini) tranzitează între starea sticloasă și cea cauciucoasă. Pentru substratul plăcilor de circuite, când temperatura este sub valoarea TG, substratul se află într-o stare sticloasă tare, cu proprietăți mecanice bune și stabilitate dimensională; Când temperatura depășește valoarea TG, substratul se transformă treptat într-o stare de cauciuc moale, iar proprietățile sale mecanice scad, stabilitatea dimensională se deteriorează și pot apărea probleme precum deformarea și delaminarea, afectând grav performanța electrică și fiabilitatea plăcii de circuit.
2, Cerințe pentru valorile TG în diferite scenarii de aplicare
Produse electronice de larg consum: Produsele electronice de larg consum obișnuite, cum ar fi smartphone-urile, tabletele etc., generează căldură relativ limitată în timpul funcționării. În general, plăcile obișnuite FR-4 cu valori TG între 130 de grade și 150 de grade pot fi folosite pentru a satisface cererea. Acest tip de placă are un cost mai mic și poate asigura funcționarea stabilă a plăcii de circuit în condiții normale de temperatură. Luând smartphone-urile ca exemplu, căldura generată de cipuri și alte componente de pe plăcile lor de circuite interne în timpul utilizării normale poate fi controlată într-un anumit interval prin proiectarea de disipare a căldurii, iar o placă de circuit cu o valoare TG normală este suficientă pentru a face față acesteia.
Echipamente de control industrial: mediile industriale sunt de obicei complexe, iar echipamentele se pot confrunta cu condiții dure, cum ar fi temperaturi ridicate și umiditate ridicată, și funcționează continuu pentru perioade lungi de timp. Prin urmare, placa de circuite a echipamentelor de control industrial trebuie să aibă stabilitate și fiabilitate mai ridicate. Se recomandă, în general, să folosiți foi de TG mediu până la mare, cu valori TG cuprinse între 150 de grade și 170 de grade. De exemplu, în echipamentul de control al unei linii automate de producție, datorită funcționării continue a echipamentului pentru o lungă perioadă de timp, placa de circuite va continua să se încălzească. Plăcile cu valori TG mai mari pot rezista în mod eficient influenței temperaturii ridicate, asigură funcționarea stabilă a echipamentului și reduc probabilitatea de defecțiune.
În domeniul electronicii auto, dispozitivele electronice auto nu numai că trebuie să reziste la temperaturi ridicate în zonele cu temperatură ridicată-, cum ar fi compartimentul motorului în timpul funcționării, dar trebuie și să facă față vibrațiilor, impacturilor și schimbărilor drastice de temperatură în timpul funcționării vehiculului. În special plăcile de circuite ale componentelor cheie, cum ar fi unitățile de control al motorului și încărcătoarele auto necesită o fiabilitate extrem de ridicată. Astfel de aplicații necesită adesea foi de TG înalte cu valori TG de peste 170 de grade și chiar și unele aplicații de vârf-poate folosi materiale speciale cu valori TG care depășesc 200 de grade . De exemplu, placa de circuit ECU din compartimentul motor al unei mașini poate menține performanța electrică și mecanică stabilă în condiții de lucru la temperaturi ridicate, asigurând un control precis și o funcționare fiabilă a motorului mașinii.
Produse aerospațiale și militare: Aceste domenii au atins cerințele extreme pentru fiabilitatea și stabilitatea produsului, iar orice defecțiune minoră poate duce la consecințe grave. Plăcile de circuite trebuie să mențină performanțe ridicate în medii dure, cum ar fi temperaturi extreme și vibrații puternice. Prin urmare, produsele aerospațiale și militare folosesc de obicei materiale speciale cu valori TG extrem de ridicate, cum ar fi substraturi ceramice, ale căror valori TG sunt mult mai mari decât plăcile organice obișnuite, ceea ce poate asigura că diferiții indicatori de performanță ai plăcilor de circuite nu sunt afectați în medii dure și asigură funcționarea fiabilă a echipamentelor în medii complexe.
3, Factori de luat în considerare la selectarea valorilor TG
Interval de temperatură de lucru: În primul rând, este necesar să se clarifice temperatura maximă cu care se poate confrunta placa de circuit în timpul funcționării efective. Acest lucru necesită o luare în considerare cuprinzătoare a factorilor cum ar fi elementele de încălzire interne, proiectarea disipării căldurii și temperatura ambiantă în care este utilizat echipamentul. De exemplu, placa de circuit de control a unui cuptor industrial care funcționează într-un mediu cu temperatură ridicată-poate avea o temperatură de lucru apropiată de 100 de grade sau chiar mai mare. În acest caz, este necesar să alegeți o placă cu valoare TG mare care să reziste la această temperatură și să aibă o anumită marjă.
Puterea componentelor și generarea de căldură: generarea de putere și căldură a diferitelor componente de pe placa de circuit variază. Pentru componentele cu putere mare și generare semnificativă de căldură, cum ar fi cipurile de-putere mare, rezistențele de putere etc., temperatura din zona înconjurătoare a plăcii de circuit va crește semnificativ. În aceste zone, plăcile cu valori TG mai mari ar trebui să fie selectate pentru a preveni degradarea performanței plăcii de circuit din cauza supraîncălzirii locale. De exemplu, placa de circuite dintr-o sursă de alimentare a computerului necesită utilizarea de plăci cu valoare TG mare pentru a asigura funcționarea stabilă a circuitului datorită cantității mari de căldură generată de componentele interne de putere în timpul funcționării.
Cerințe de viață: Dacă produsul are o așteptare ridicată pentru durata de viață, este deosebit de important să alegeți valoarea TG adecvată. În timpul utilizării pe termen lung-, chiar dacă temperatura de lucru nu depășește valoarea TG, mediul continuu de temperatură ridicată poate îmbătrâni treptat substratul plăcii de circuite și poate reduce performanța acestuia. O valoare TG mai mare poate încetini rata de îmbătrânire a substratului și poate prelungi durata de viață a plăcii de circuite. De exemplu, dispozitivele precum contoarele inteligente care necesită funcționare stabilă pe termen lung-ar trebui să utilizeze plăci cu valoare TG mare pentru plăcile de circuite, pentru a asigura performanță stabilă pe mulți ani de utilizare.
Limitarea costurilor: în general, cu cât valoarea TG a plăcii este mai mare, cu atât costul acesteia este mai mare. Atunci când se selectează valorile TG, este necesar să se ia în considerare factorii de cost în mod cuprinzător, îndeplinind în același timp cerințele de performanță. Pentru unele produse electronice de larg consum care sunt sensibile la costuri și au cerințe de performanță relativ scăzute, plăcile cu valoare TG mai mică pot fi selectate pentru a controla costurile, asigurând în același timp fiabilitatea de bază. Dar pentru domenii cheie de aplicare, cum ar fi echipamente medicale, electronice auto etc., ar trebui să se acorde prioritate asigurării performanței și fiabilității și selectării adecvate a plăcilor de valoare TG în mod rezonabil, mai degrabă decât concentrarea exclusivă pe cost.
4, Testarea și verificarea valorii TG
Metoda de analiză termică: calorimetrul cu scanare diferențială utilizat în mod obișnuit poate măsura cu precizie valoarea TG a substratului plăcii de circuite. Prin încălzirea probei la o viteză de încălzire specifică și înregistrarea modificărilor sale termice, atunci când temperatura atinge temperatura de tranziție sticloasă, curba DSC va arăta o schimbare semnificativă a liniei de bază, care poate determina valoarea TG. Calorimetria cu scanare prin modulare, calorimetria diferențială sincronă și alte metode pot determina, de asemenea, cu precizie valorile TG, care pot analiza mai precis modificările de performanță termică ale materialelor în timpul procesului de tranziție sticloasă în diferite grade.
Testare de simulare a mediului real: Pe lângă testarea analizei termice în laborator, testarea și verificarea pot fi efectuate și prin simularea mediului de lucru real al plăcii de circuite. De exemplu, plasarea eșantionului de placă de circuite pregătită într-o cameră de testare cu temperatură înaltă-, încălzirea acesteia conform unei curbe de temperatură predeterminată, observarea modificărilor de performanță ale plăcii de circuit la diferite temperaturi, inclusiv proprietățile electrice și mecanice și verificarea deformarii, delaminarii, scurtcircuitelor și a altor probleme pentru a verifica dacă valoarea TG selectată îndeplinește cerințele practice ale aplicației. În domeniul electronicii auto, eșantioanele de plăci de circuite sunt supuse unor teste cuprinzătoare de simulare a mediului care implică mai mulți factori, cum ar fi temperatură ridicată, vibrații, umiditate etc., pentru a evalua cuprinzător fiabilitatea plăcii de circuite în condiții practice complexe de funcționare.