Bei der Konstruktion und Herstellung vonLeiterplattenDer TG-Wert ist ein Schlüsselparameter, der eine entscheidende Rolle für die Leistung und Zuverlässigkeit der Leiterplatte spielt. Um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten und die Lebensdauer elektronischer Produkte zu verlängern, ist es von entscheidender Bedeutung, den richtigen TG-Wert richtig auszuwählen.
1, TG-Wert verstehen
Der TG-Wert, auch Glasübergangstemperatur genannt, bezieht sich auf die Temperatur, bei der amorphe Polymere (einschließlich des amorphen Anteils kristalliner Polymere) zwischen dem glasartigen und kautschukartigen Zustand übergehen. Wenn die Temperatur des Leiterplattensubstrats unter dem TG-Wert liegt, befindet sich das Substrat in einem harten glasartigen Zustand mit guten mechanischen Eigenschaften und Dimensionsstabilität. Wenn die Temperatur den TG-Wert überschreitet, geht das Substrat allmählich in einen weichen Gummizustand über, und seine mechanischen Eigenschaften nehmen ab, die Dimensionsstabilität verschlechtert sich und es können Probleme wie Verformung und Delaminierung auftreten, die die elektrische Leistung und Zuverlässigkeit der Leiterplatte ernsthaft beeinträchtigen.
2, Anforderungen an TG-Werte in verschiedenen Anwendungsszenarien
Produkte der Unterhaltungselektronik: Gängige Produkte der Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Tablets usw. erzeugen im Betrieb relativ wenig Wärme. Im Allgemeinen können gewöhnliche FR-4-Platten mit TG-Werten zwischen 130 Grad und 150 Grad verwendet werden, um den Bedarf zu decken. Dieser Platinentyp ist kostengünstiger und kann einen stabilen Betrieb der Platine unter normalen Temperaturbedingungen gewährleisten. Am Beispiel von Smartphones kann die von Chips und anderen Komponenten auf ihren internen Leiterplatten während des normalen Gebrauchs erzeugte Wärme durch das Wärmeableitungsdesign in einem bestimmten Bereich kontrolliert werden, und eine Leiterplatte mit einem normalen TG-Wert reicht aus, um damit umzugehen.
Industrielle Steuerungsgeräte: Industrielle Umgebungen sind in der Regel komplex und die Geräte können rauen Bedingungen wie hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sein und über lange Zeiträume ununterbrochen betrieben werden. Daher muss die Leiterplatte industrieller Steuerungsgeräte eine höhere Stabilität und Zuverlässigkeit aufweisen. Im Allgemeinen wird die Verwendung von Platten mit mittlerer bis hoher TG und TG-Werten zwischen 150 und 170 Grad empfohlen. Beispielsweise kommt es in der Steuerungsausrüstung einer automatisierten Produktionslinie aufgrund des kontinuierlichen Betriebs der Ausrüstung über einen längeren Zeitraum zu einer weiteren Erwärmung der Leiterplatte. Platten mit höheren TG-Werten können dem Einfluss hoher Temperaturen wirksam widerstehen, einen stabilen Betrieb der Ausrüstung gewährleisten und die Ausfallwahrscheinlichkeit verringern.
Im Bereich der Automobilelektronik müssen Automobilelektronikgeräte nicht nur während des Betriebs hohen Temperaturen in Hochtemperaturbereichen wie dem Motorraum standhalten, sondern auch Vibrationen, Stößen und drastischen Temperaturschwankungen während des Fahrzeugbetriebs standhalten. Insbesondere die Leiterplatten wichtiger Komponenten wie Motorsteuergeräte und Autoladegeräte erfordern eine äußerst hohe Zuverlässigkeit. Solche Anwendungen erfordern oft Platten mit hoher TG mit TG-Werten über 170 Grad, und selbst einige High-End-Anwendungen können spezielle Materialien mit TG-Werten über 200 Grad verwenden. Beispielsweise kann die ECU-Leiterplatte im Motorraum eines Autos eine stabile elektrische und mechanische Leistung unter Arbeitsbedingungen bei hohen Temperaturen aufrechterhalten und so eine präzise Steuerung und einen zuverlässigen Betrieb des Automotors gewährleisten.
Luft- und Raumfahrt- und Militärprodukte: In diesen Bereichen werden extreme Anforderungen an die Produktzuverlässigkeit und -stabilität gestellt, und jede geringfügige Fehlfunktion kann schwerwiegende Folgen haben. Leiterplatten müssen in rauen Umgebungen wie extremen Temperaturen und starken Vibrationen eine hohe Leistung erbringen. Daher werden in Luft- und Raumfahrt- und Militärprodukten in der Regel spezielle Materialien mit extrem hohen TG-Werten verwendet, wie z. B. Keramiksubstrate, deren TG-Werte viel höher sind als bei gewöhnlichen organischen Platinen, wodurch sichergestellt werden kann, dass die verschiedenen Leistungsindikatoren von Leiterplatten in rauen Umgebungen nicht beeinträchtigt werden und der zuverlässige Betrieb von Geräten in komplexen Umgebungen gewährleistet ist.
3, Faktoren, die bei der Auswahl der TG-Werte zu berücksichtigen sind
Arbeitstemperaturbereich: Zunächst muss geklärt werden, welcher maximalen Temperatur die Leiterplatte im tatsächlichen Betrieb ausgesetzt sein darf. Dies erfordert eine umfassende Berücksichtigung von Faktoren wie den internen Heizelementen, dem Wärmeableitungsdesign und der Umgebungstemperatur, in der das Gerät verwendet wird. Beispielsweise kann die Steuerplatine eines Industrieofens, der in einer Hochtemperaturumgebung betrieben wird, eine Arbeitstemperatur von nahezu 100 Grad oder sogar mehr haben. In diesem Fall ist es notwendig, eine Platte mit hohem TG-Wert zu wählen, die dieser Temperatur standhält und einen gewissen Spielraum hat.
Strom- und Wärmeerzeugung der Komponenten: Die Strom- und Wärmeerzeugung verschiedener Komponenten auf der Leiterplatte variiert. Bei Komponenten mit hoher Leistung und erheblicher Wärmeentwicklung, wie Hochleistungschips, Leistungswiderständen usw., steigt die Temperatur im umgebenden Leiterplattenbereich deutlich an. In diesen Bereichen sollten Platinen mit höheren TG-Werten ausgewählt werden, um Leistungseinbußen der Leiterplatte aufgrund lokaler Überhitzung zu verhindern. Beispielsweise erfordert die Leiterplatte in einem Computer-Netzteil die Verwendung von Leiterplatten mit hohem TG-Wert, um einen stabilen Betrieb der Schaltung zu gewährleisten, da die internen Leistungskomponenten während des Betriebs eine große Wärmemenge erzeugen.
Anforderungen an die Lebensdauer: Wenn das Produkt eine hohe Lebensdauererwartung hat, ist es besonders wichtig, den geeigneten TG-Wert zu wählen. Selbst wenn die Arbeitstemperatur bei längerem Einsatz den TG-Wert nicht überschreitet, kann die Umgebung mit kontinuierlich hohen Temperaturen das Leiterplattensubstrat allmählich altern lassen und seine Leistung verringern. Ein höherer TG-Wert kann die Alterungsrate des Substrats verlangsamen und die Lebensdauer der Leiterplatte verlängern. Beispielsweise sollten Geräte wie Smart Meter, die einen langfristig stabilen Betrieb erfordern, für ihre Leiterplatten Platinen mit hohem TG-Wert verwenden, um eine stabile Leistung über viele Jahre hinweg sicherzustellen.
Kostenbegrenzung: Generell gilt: Je höher der TG-Wert der Platine, desto höher sind ihre Kosten. Bei der Auswahl der TG-Werte müssen Kostenfaktoren umfassend berücksichtigt und gleichzeitig die Leistungsanforderungen erfüllt werden. Für einige Verbraucherelektronikprodukte, die kostensensibel sind und relativ geringe Leistungsanforderungen haben, können Platinen mit niedrigerem TG-Wert ausgewählt werden, um die Kosten zu kontrollieren und gleichzeitig die grundlegende Zuverlässigkeit sicherzustellen. Aber für wichtige Anwendungsbereiche wie medizinische Geräte, Automobilelektronik usw. sollte der Gewährleistung von Leistung und Zuverlässigkeit und der vernünftigen Auswahl geeigneter TG-Wertplatinen Vorrang eingeräumt werden, anstatt sich nur auf die Kosten zu konzentrieren.
4, Prüfung und Verifizierung des TG-Wertes
Methode der thermischen Analyse: Das häufig verwendete Differential-Scanning-Kalorimeter kann den TG-Wert des Leiterplattensubstrats genau messen. Durch Erhitzen der Probe mit einer bestimmten Heizrate und Aufzeichnen ihrer thermischen Änderungen zeigt die DSC-Kurve beim Erreichen der Glasübergangstemperatur eine signifikante Basislinienverschiebung, die den TG-Wert bestimmen kann. Modulations-Scanning-Kalorimetrie, synchrone Differenzkalorimetrie und andere Methoden können ebenfalls TG-Werte genau bestimmen, wodurch die thermischen Leistungsänderungen von Materialien während des Glasübergangsprozesses in unterschiedlichem Ausmaß genauer analysiert werden können.
Simulationstests in der tatsächlichen Umgebung: Zusätzlich zu den thermischen Analysetests im Labor können Tests und Verifizierungen auch durch Simulation der tatsächlichen Arbeitsumgebung der Leiterplatte durchgeführt werden. Legen Sie beispielsweise die vorbereitete Leiterplattenprobe in eine Hochtemperatur-Testkammer, erhitzen Sie sie gemäß einer vorgegebenen Temperaturkurve, beobachten Sie die Leistungsänderungen der Leiterplatte bei verschiedenen Temperaturen, einschließlich elektrischer und mechanischer Eigenschaften, und prüfen Sie sie auf Verformung, Delaminierung, Kurzschlüsse und andere Probleme, um zu überprüfen, ob der ausgewählte TG-Wert den praktischen Anwendungsanforderungen entspricht. Im Bereich der Automobilelektronik werden Leiterplattenproben umfassenden Umweltsimulationstests unterzogen, die mehrere Faktoren wie hohe Temperatur, Vibration, Feuchtigkeit usw. umfassen, um die Zuverlässigkeit der Leiterplatte unter komplexen praktischen Betriebsbedingungen umfassend zu bewerten.