При проектировании и производствепечатные платыЗначение TG является ключевым параметром, который играет решающую роль в производительности и надежности печатной платы. Понимание того, как правильно выбрать подходящее значение ТГ, имеет решающее значение для обеспечения стабильной работы и продления срока службы электронных изделий.
1. Понять значение TG
Значение TG, также известное как температура стеклования, относится к температуре, при которой аморфные полимеры (включая аморфную часть кристаллических полимеров) переходят между стеклообразным и эластичным состояниями. Что касается подложки печатных плат, когда температура ниже значения TG, подложка находится в твердом стеклообразном состоянии с хорошими механическими свойствами и стабильностью размеров; Когда температура превышает значение TG, подложка постепенно переходит в состояние мягкой резины, а ее механические свойства снижаются, стабильность размеров ухудшается, и могут возникнуть такие проблемы, как деформация и расслоение, серьезно влияющие на электрические характеристики и надежность печатной платы.
2. Требования к значениям TG в различных сценариях применения.
Товары бытовой электроники. Обычные продукты бытовой электроники, такие как смартфоны, планшеты и т. д., выделяют относительно ограниченное количество тепла во время работы. Как правило, для удовлетворения спроса можно использовать обычные плиты FR-4 со значениями TG от 130 до 150 градусов. Платы такого типа имеют меньшую стоимость и позволяют обеспечить стабильную работу платы при нормальных температурных условиях. Если взять в качестве примера смартфоны, то тепло, выделяемое чипами и другими компонентами на их внутренних платах во время нормального использования, можно контролировать в определенном диапазоне с помощью конструкции рассеивания тепла, и печатная плата с нормальным значением TG достаточна, чтобы справиться с этим.
Промышленное контрольное оборудование. Промышленные условия обычно сложны, и оборудование может работать в суровых условиях, таких как высокая температура и высокая влажность, и работать непрерывно в течение длительного периода времени. Следовательно, печатная плата промышленного оборудования управления должна иметь более высокую стабильность и надежность. Обычно рекомендуется использовать листы средней и высокой TG со значениями TG в диапазоне от 150 до 170 градусов. Например, в аппаратуре управления автоматизированной производственной линии из-за непрерывной работы оборудования в течение длительного времени плата будет продолжать нагреваться. Пластины с более высокими значениями ТГ позволяют эффективно противостоять влиянию высокой температуры, обеспечивать стабильную работу оборудования, снижать вероятность выхода из строя.
В области автомобильной электроники автомобильные электронные устройства должны не только выдерживать высокие температуры в зонах с высокими-температурами, таких как моторный отсек, во время работы, но также должны выдерживать вибрации, удары и резкие изменения температуры во время эксплуатации автомобиля. Особенно высокой надежности требуют печатные платы ключевых компонентов, таких как блоки управления двигателем и автомобильные зарядные устройства. Для таких применений часто требуются листы с высокой температурой плавления со значениями термоплавкости выше 170 градусов, и даже в некоторых высокотехнологичных приложениях могут использоваться специальные материалы со значениями термоплавкости, превышающими 200 градусов. Например, плата ЭБУ в моторном отсеке автомобиля может сохранять стабильные электрические и механические характеристики в условиях работы при высоких температурах, обеспечивая точное управление и надежную работу двигателя автомобиля.
Аэрокосмическая и военная продукция. В этих областях предъявляются высочайшие требования к надежности и стабильности продукции, и любая незначительная неисправность может привести к серьезным последствиям. Печатные платы должны сохранять высокую производительность в суровых условиях, таких как экстремальные температуры и сильные вибрации. Поэтому в аэрокосмической и военной продукции обычно используются специальные материалы с чрезвычайно высокими значениями TG, такие как керамические подложки, значения TG которых намного выше, чем у обычных органических плат, что может гарантировать, что различные показатели производительности печатных плат не пострадают в суровых условиях и обеспечить надежную работу оборудования в сложных условиях.
3. Факторы, которые следует учитывать при выборе значений ТГ.
Диапазон рабочих температур: Во-первых, необходимо уточнить максимальную температуру, которой может подвергаться плата во время фактической эксплуатации. Это требует всестороннего учета таких факторов, как внутренние нагревательные элементы, конструкция рассеивания тепла и температура окружающей среды, при которой используется оборудование. Например, плата управления промышленной печи, работающей в условиях высокой-температуры, может иметь рабочую температуру, близкую к 100 градусам или даже выше. В этом случае необходимо выбрать плату с высоким значением ТГ, которая выдержит данную температуру и имеет определенный запас прочности.
Выделение мощности и тепла компонентами. Выделение энергии и тепла различными компонентами на печатной плате различается. Для компонентов с высокой мощностью и значительным выделением тепла, таких как мощные-чипы, силовые резисторы и т. д., температура окружающей печатной платы значительно возрастает. В этих областях следует выбирать платы с более высокими значениями TG, чтобы предотвратить ухудшение производительности печатной платы из-за локального перегрева. Например, печатная плата в компьютерном блоке питания требует использования плат с высоким значением ТГ для обеспечения стабильной работы схемы из-за большого количества тепла, выделяемого внутренними силовыми компонентами во время работы.
Требования к сроку службы: Если у продукта высокий ожидаемый срок службы, особенно важно выбрать подходящее значение TG. При длительном-использовании, даже если рабочая температура не превышает значения TG, постоянная высокая температура может постепенно привести к старению подложки печатной платы и снижению ее производительности. Более высокое значение TG может замедлить скорость старения подложки и продлить срок службы печатной платы. Например, такие устройства, как интеллектуальные счетчики, которым требуется долгосрочная-стабильная работа, должны использовать в своих печатных платах платы с высоким значением TG, чтобы обеспечить стабильную работу в течение многих лет использования.
Ограничение стоимости: вообще говоря, чем выше значение TG платы, тем выше ее стоимость. При выборе значений ТГ необходимо всесторонне учитывать факторы стоимости при соблюдении требований к производительности. Для некоторых потребительских электронных продуктов, которые чувствительны к стоимости и имеют относительно низкие требования к производительности, можно выбрать платы с более низким значением TG, чтобы контролировать затраты, обеспечивая при этом базовую надежность. Но для ключевых областей применения, таких как медицинское оборудование, автомобильная электроника и т. д., приоритет следует отдавать обеспечению производительности и надежности, а также разумному выбору подходящих плат TG, а не фокусироваться исключительно на стоимости.
4. Тестирование и проверка значения TG
Метод термического анализа: широко используемый дифференциальный сканирующий калориметр может точно измерить значение TG подложки печатной платы. При нагревании образца с определенной скоростью нагрева и регистрации его тепловых изменений, когда температура достигает температуры стеклования, кривая ДСК покажет значительный сдвиг базовой линии, который может определить значение TG. Модуляционная сканирующая калориметрия, синхронная дифференциальная калориметрия и другие методы также могут точно определять значения TG, что позволяет более точно анализировать изменения тепловых характеристик материалов в различной степени в процессе стеклования.
Испытание с моделированием реальной среды: помимо испытаний на термический анализ в лаборатории, тестирование и проверка также могут проводиться путем моделирования реальной рабочей среды печатной платы. Например, можно поместить подготовленный образец печатной платы в высокотемпературную испытательную камеру, нагреть его в соответствии с заданной температурной кривой, наблюдать за изменениями характеристик печатной платы при различных температурах, включая электрические и механические свойства, а также проверять наличие деформации, расслоения, коротких замыканий и других проблем, чтобы проверить, соответствует ли выбранное значение TG требованиям практического применения. В области автомобильной электроники образцы печатных плат подвергаются комплексным испытаниям при моделировании окружающей среды с участием множества факторов, таких как высокая температура, вибрация, влажность и т. д., чтобы всесторонне оценить надежность печатной платы в сложных практических условиях эксплуатации.