En el diseño y fabricación deplacas de circuito impreso, El valor TG es un parámetro clave que juega un papel decisivo en el rendimiento y la confiabilidad de la placa de circuito. Comprender cómo seleccionar correctamente el valor de TG apropiado es crucial para garantizar un funcionamiento estable y extender la vida útil de los productos electrónicos.
1, comprender el valor de TG
El valor TG, también conocido como temperatura de transición vítrea, se refiere a la temperatura a la que los polímeros amorfos (incluida la porción amorfa de los polímeros cristalinos) realizan la transición entre los estados vítreo y gomoso. Para el sustrato de placas de circuito, cuando la temperatura es inferior al valor TG, el sustrato se encuentra en un estado vítreo duro con buenas propiedades mecánicas y estabilidad dimensional; Cuando la temperatura excede el valor TG, el sustrato se transforma gradualmente en un estado de caucho blando y sus propiedades mecánicas disminuyen, la estabilidad dimensional se deteriora y pueden ocurrir problemas como deformación y delaminación, lo que afecta seriamente el rendimiento eléctrico y la confiabilidad de la placa de circuito.
2, Requisitos para valores de TG en diferentes escenarios de aplicación
Productos de electrónica de consumo: los productos electrónicos de consumo comunes, como teléfonos inteligentes, tabletas, etc., generan un calor relativamente limitado durante su funcionamiento. Generalmente, se pueden utilizar placas FR-4 ordinarias con valores de TG entre 130 grados y 150 grados para satisfacer la demanda. Este tipo de placa tiene un costo menor y puede garantizar un funcionamiento estable de la placa de circuito en condiciones de temperatura normales. Tomando los teléfonos inteligentes como ejemplo, el calor generado por los chips y otros componentes en sus placas de circuito interno durante el uso normal se puede controlar dentro de un cierto rango mediante el diseño de disipación de calor, y una placa de circuito con un valor TG normal es suficiente para hacerle frente.
Equipos de control industrial: los entornos industriales suelen ser complejos y los equipos pueden enfrentarse a condiciones duras, como altas temperaturas y alta humedad, y funcionar de forma continua durante largos períodos de tiempo. Por lo tanto, la placa de circuito de los equipos de control industrial debe tener mayor estabilidad y confiabilidad. Generalmente se recomienda utilizar láminas de TG medio a alto con valores de TG que oscilan entre 150 grados y 170 grados. Por ejemplo, en el equipo de control de una línea de producción automatizada, debido al funcionamiento continuo del equipo durante mucho tiempo, la placa de circuito seguirá calentándose. Las placas con valores de TG más altos pueden resistir eficazmente la influencia de altas temperaturas, garantizar un funcionamiento estable del equipo y reducir la probabilidad de fallas.
En el campo de la electrónica automotriz, los dispositivos electrónicos automotrices no solo tienen que soportar altas temperaturas en áreas de alta-temperatura, como el compartimiento del motor, durante el funcionamiento, sino que también deben soportar vibraciones, impactos y cambios drásticos de temperatura durante el funcionamiento del vehículo. Especialmente las placas de circuitos de componentes clave, como unidades de control del motor y cargadores de automóviles, requieren una confiabilidad extremadamente alta. Estas aplicaciones a menudo requieren láminas de TG altas con valores de TG superiores a 170 grados, e incluso algunas aplicaciones-de gama alta pueden utilizar materiales especiales con valores de TG superiores a 200 grados. Por ejemplo, la placa de circuito de la ECU en el compartimiento del motor de un automóvil puede mantener un rendimiento eléctrico y mecánico estable en condiciones de trabajo a alta temperatura, lo que garantiza un control preciso y un funcionamiento confiable del motor del automóvil.
Productos aeroespaciales y militares: estos campos han alcanzado requisitos extremos de confiabilidad y estabilidad del producto, y cualquier mal funcionamiento menor puede tener consecuencias graves. Las placas de circuito deben mantener un alto rendimiento en entornos hostiles, como temperaturas extremas y vibraciones fuertes. Por lo tanto, los productos aeroespaciales y militares suelen utilizar materiales especiales con valores de TG extremadamente altos, como sustratos cerámicos, cuyos valores de TG son mucho más altos que los tableros orgánicos ordinarios, lo que puede garantizar que los diversos indicadores de rendimiento de las placas de circuito no se vean afectados en entornos hostiles y garantizar el funcionamiento confiable de los equipos en entornos complejos.
3, Factores a considerar al seleccionar valores de TG
Rango de temperatura de trabajo: En primer lugar, es necesario aclarar la temperatura máxima que puede enfrentar la placa de circuito durante el funcionamiento real. Esto requiere una consideración integral de factores como los elementos calefactores internos, el diseño de disipación de calor y la temperatura ambiente en la que se utiliza el equipo. Por ejemplo, la placa de circuito de control de un horno industrial que funciona en un entorno de alta-temperatura puede tener una temperatura de funcionamiento cercana a los 100 grados o incluso más. En este caso, es necesario elegir una placa con un valor de TG alto que pueda soportar esta temperatura y tenga un cierto margen.
Generación de calor y energía de los componentes: la generación de energía y calor de los diferentes componentes en la placa de circuito varía. Para componentes con alta potencia y generación significativa de calor, como chips de alta-potencia, resistencias de potencia, etc., la temperatura en el área circundante de la placa de circuito aumentará significativamente. En estas áreas, se deben seleccionar placas con valores de TG más altos para evitar la degradación del rendimiento de la placa de circuito debido al sobrecalentamiento local. Por ejemplo, la placa de circuito en una fuente de alimentación de computadora requiere el uso de placas con alto valor de TG para garantizar un funcionamiento estable del circuito debido a la gran cantidad de calor generado por los componentes de alimentación internos durante el funcionamiento.
Requisitos de vida útil: si el producto tiene una expectativa de vida útil alta, es particularmente importante elegir el valor de TG apropiado. Durante el uso a largo plazo-, incluso si la temperatura de trabajo no excede el valor TG, el ambiente continuo de alta temperatura puede envejecer gradualmente el sustrato de la placa de circuito y reducir su rendimiento. Un valor de TG más alto puede ralentizar la tasa de envejecimiento del sustrato y extender la vida útil de la placa de circuito. Por ejemplo, los dispositivos como los medidores inteligentes que requieren-un funcionamiento estable a largo plazo deben utilizar placas con un alto valor de TG en sus placas de circuito para garantizar un rendimiento estable durante muchos años de uso.
Limitación de costos: en términos generales, cuanto mayor sea el valor TG del tablero, mayor será su costo. Al seleccionar los valores de TG, es necesario considerar los factores de costo de manera integral y al mismo tiempo cumplir con los requisitos de rendimiento. Para algunos productos electrónicos de consumo que son sensibles a los costos y tienen requisitos de rendimiento relativamente bajos, se pueden seleccionar placas de valor TG más bajo para controlar los costos y al mismo tiempo garantizar una confiabilidad básica. Pero para áreas de aplicación clave, como equipos médicos, electrónica automotriz, etc., se debe dar prioridad a garantizar el rendimiento y la confiabilidad, y seleccionar razonablemente los tableros de valor de TG apropiados, en lugar de centrarse únicamente en el costo.
4, Prueba y verificación del valor de TG
Método de análisis térmico: el calorímetro de barrido diferencial de uso común puede medir con precisión el valor TG del sustrato de la placa de circuito. Al calentar la muestra a una velocidad de calentamiento específica y registrar sus cambios térmicos, cuando la temperatura alcanza la temperatura de transición vítrea, la curva DSC mostrará un cambio de referencia significativo, que puede determinar el valor de TG. La calorimetría de barrido de modulación, la calorimetría diferencial síncrona y otros métodos también pueden determinar con precisión los valores de TG, lo que puede analizar con mayor precisión los cambios en el rendimiento térmico de los materiales durante el proceso de transición vítrea en diversos grados.
Pruebas de simulación del entorno real: además de las pruebas de análisis térmico en el laboratorio, también se pueden realizar pruebas y verificación simulando el entorno de trabajo real de la placa de circuito. Por ejemplo, colocar la muestra de la placa de circuito preparada en una cámara de prueba de alta-temperatura, calentarla de acuerdo con una curva de temperatura predeterminada, observar los cambios de rendimiento de la placa de circuito a diferentes temperaturas, incluidas las propiedades eléctricas y mecánicas, y verificar la deformación, la delaminación, los cortocircuitos y otros problemas para verificar si el valor de TG seleccionado cumple con los requisitos de aplicación práctica. En el campo de la electrónica automotriz, las muestras de placas de circuito se someten a pruebas integrales de simulación ambiental que involucran múltiples factores como alta temperatura, vibración, humedad, etc., para evaluar integralmente la confiabilidad de la placa de circuito en condiciones operativas prácticas complejas.