Suunnittelussa ja valmistuksessapainetut piirilevyt, TG-arvo on keskeinen parametri, jolla on ratkaiseva rooli piirilevyn suorituskyvyssä ja luotettavuudessa. Oikean TG-arvon oikean valinnan ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää elektroniikkatuotteiden vakaan toiminnan varmistamiseksi ja käyttöiän pidentämiseksi.
1, Ymmärrä TG-arvo
TG-arvo, joka tunnetaan myös nimellä lasittumislämpötila, viittaa lämpötilaan, jossa amorfiset polymeerit (mukaan lukien kiteisten polymeerien amorfinen osa) siirtyvät lasimaisen ja kumimaisen tilan välillä. Piirilevyjen substraatilla, kun lämpötila on alle TG-arvon, substraatti on kovassa lasimaisessa tilassa, jolla on hyvät mekaaniset ominaisuudet ja mittapysyvyys; Kun lämpötila ylittää TG-arvon, substraatti muuttuu vähitellen pehmeäksi kumitilaksi ja sen mekaaniset ominaisuudet heikkenevät, mittastabiilius heikkenee ja ongelmia, kuten muodonmuutosta ja delaminaatiota, voi esiintyä, mikä vaikuttaa vakavasti piirilevyn sähköiseen suorituskykyyn ja luotettavuuteen.
2, TG-arvojen vaatimukset eri sovellusskenaarioissa
Kulutuselektroniikkatuotteet: Yleiset kulutuselektroniikkatuotteet, kuten älypuhelimet, tabletit jne., tuottavat suhteellisen vähän lämpöä käytön aikana. Yleensä tavallisia FR-4-levyjä, joiden TG-arvot ovat 130 - 150 astetta, voidaan käyttää vastaamaan kysyntään. Tämän tyyppinen levy on halvempi ja se voi varmistaa piirilevyn vakaan toiminnan normaaleissa lämpötiloissa. Esimerkkinä älypuhelimet, sirujen ja muiden komponenttien tuottamaa lämpöä niiden sisäisille piirilevyille normaalikäytössä voidaan ohjata tietyllä alueella lämmönpoistosuunnittelun avulla, ja normaalin TG-arvon omaava piirilevy riittää selviytymään siitä.
Teollisuuden ohjauslaitteet: Teollisuusympäristöt ovat yleensä monimutkaisia, ja laitteet voivat kohdata ankarat olosuhteet, kuten korkea lämpötila ja korkea kosteus, ja ne voivat toimia jatkuvasti pitkiä aikoja. Siksi teollisuuden ohjauslaitteiden piirilevyllä on oltava suurempi vakaus ja luotettavuus. Yleensä suositellaan käyttämään keskikokoisia tai korkeita TG-arkkeja, joiden TG-arvot vaihtelevat 150 - 170 astetta. Esimerkiksi automatisoidun tuotantolinjan ohjauslaitteissa piirilevy kuumenee edelleen, koska laitteisto on ollut jatkuvassa käytössä pitkään. Levyt, joilla on korkeampi TG-arvo, kestävät tehokkaasti korkean lämpötilan vaikutusta, varmistavat laitteiden vakaan toiminnan ja vähentävät vian todennäköisyyttä.
Autoelektroniikan alalla autojen elektronisten laitteiden ei tarvitse vain kestää korkeita lämpötiloja korkeissa{0}}lämpötiloissa, kuten moottoritilassa käytön aikana, vaan niiden on myös kestettävä tärinää, iskuja ja rajuja lämpötilan muutoksia ajoneuvon käytön aikana. Erityisesti keskeisten komponenttien, kuten moottorin ohjausyksiköiden ja autolaturien, piirilevyt vaativat erittäin suurta luotettavuutta. Tällaiset sovellukset vaativat usein korkeita TG-arkkeja, joiden TG-arvot ovat yli 170 astetta, ja jopa joissakin huippuluokan sovelluksissa voidaan käyttää erikoismateriaaleja, joiden TG-arvot ylittävät 200 astetta. Esimerkiksi auton moottoritilassa oleva ECU-piirilevy voi ylläpitää vakaata sähköistä ja mekaanista suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa, mikä varmistaa auton moottorin tarkan ohjauksen ja luotettavan toiminnan.
Ilmailu- ja sotilastuotteet: Nämä kentät ovat saavuttaneet tuotteiden luotettavuuden ja vakauden äärimmäiset vaatimukset, ja kaikki pienet toimintahäiriöt voivat johtaa vakaviin seurauksiin. Piirilevyjen on säilytettävä korkea suorituskyky ankarissa ympäristöissä, kuten äärimmäisissä lämpötiloissa ja voimakkaassa tärinässä. Siksi ilmailu- ja sotilastuotteissa käytetään yleensä erikoismateriaaleja, joilla on erittäin korkeat TG-arvot, kuten keraamiset alustat, joiden TG-arvot ovat paljon korkeammat kuin tavalliset orgaaniset levyt, mikä voi varmistaa, että piirilevyjen eri suorituskykyindikaattorit eivät vaikuta ankarissa ympäristöissä ja varmistaa laitteiden luotettavan toiminnan monimutkaisissa ympäristöissä.
3, TG-arvoja valittaessa huomioon otettavat tekijät
Käyttölämpötila-alue: Ensinnäkin on selvitettävä enimmäislämpötila, jonka piirilevy voi kohdata todellisen käytön aikana. Tämä edellyttää sellaisten tekijöiden, kuten sisäisten lämmityselementtien, lämmönpoiston suunnittelun ja ympäristön lämpötilan, jossa laitetta käytetään, kattavaa harkintaa. Esimerkiksi korkeassa lämpötilassa toimivan teollisuusuunin ohjauspiirilevyn käyttölämpötila voi olla lähellä 100 astetta tai jopa korkeampi. Tässä tapauksessa on tarpeen valita korkean TG-arvon levy, joka kestää tämän lämpötilan ja jolla on tietty marginaali.
Komponenttien tehon ja lämmön tuotanto: Piirilevyn eri komponenttien tehon ja lämmön tuotanto vaihtelee. Komponenttien, joissa on suuri teho ja merkittävää lämmöntuotantoa, kuten suuritehoiset sirut, tehovastukset jne., ympäröivän piirilevyalueen lämpötila nousee merkittävästi. Näillä alueilla tulee valita levyt, joilla on korkeampi TG-arvo, jotta estetään piirilevyn suorituskyvyn heikkeneminen paikallisen ylikuumenemisen vuoksi. Esimerkiksi tietokoneen virtalähteen piirilevy vaatii korkean TG-arvon levyjen käyttöä piirin vakaan toiminnan varmistamiseksi, koska sisäiset tehokomponentit synnyttävät käytön aikana suuren lämpömäärän.
Käyttöikävaatimukset: Jos tuotteella on korkeat odotukset käyttöiästä, on erityisen tärkeää valita sopiva TG-arvo. Pitkäaikaisessa käytössä, vaikka käyttölämpötila ei ylittäisikään TG-arvoa, jatkuva korkea lämpötila voi vähitellen vanhentaa piirilevyn substraattia ja heikentää sen suorituskykyä. Korkeampi TG-arvo voi hidastaa substraatin ikääntymisnopeutta ja pidentää piirilevyn käyttöikää. Esimerkiksi laitteiden, kuten älymittareiden, jotka vaativat-pitkäaikaista vakaata toimintaa, tulisi käyttää korkean TG-arvon piirilevyissään, jotta varmistetaan vakaa suorituskyky useiden vuosien ajan.
Kustannusrajoitus: Yleisesti ottaen mitä korkeampi levyn TG-arvo on, sitä korkeampi on sen hinta. TG-arvoja valittaessa on huomioitava kustannustekijät kokonaisvaltaisesti suorituskykyvaatimukset täyttäen. Joihinkin kulutuselektroniikkatuotteisiin, jotka ovat kustannusherkkiä ja joiden suorituskykyvaatimukset ovat suhteellisen alhaiset, voidaan valita alhaisemman TG-arvon piirilevyt kustannusten hallitsemiseksi samalla kun varmistetaan perusluotettavuus. Mutta keskeisillä sovellusalueilla, kuten lääketieteellisissä laitteissa, autoelektroniikassa jne., etusijalle tulisi antaa suorituskyvyn ja luotettavuuden varmistaminen ja sopivien TG-arvotaulujen valinta järkevästi sen sijaan, että keskittyisi vain kustannuksiin.
4, TG-arvon testaus ja todentaminen
Lämpöanalyysimenetelmä: Yleisesti käytetty differentiaalinen pyyhkäisykalorimetri voi mitata tarkasti piirilevyn substraatin TG-arvon. Kuumentamalla näytettä tietyllä kuumennusnopeudella ja kirjaamalla sen lämpömuutokset, kun lämpötila saavuttaa lasittumislämpötilan, DSC-käyrä näyttää merkittävän perusviivan siirtymän, joka voi määrittää TG-arvon. Modulaatioskannauskalorimetria, synkroninen differentiaalikalorimetria ja muut menetelmät voivat myös määrittää tarkasti TG-arvot, joilla voidaan tarkemmin analysoida materiaalien lämpösuorituskyvyn muutoksia lasisiirtymäprosessin aikana eriasteisesti.
Todellinen ympäristösimulaatiotestaus: Laboratoriossa suoritettavan lämpöanalyysitestauksen lisäksi testaus ja todentaminen voidaan suorittaa myös simuloimalla piirilevyn todellista työympäristöä. Esimerkiksi valmistetun piirilevynäytteen sijoittaminen korkean lämpötilan testikammioon, sen lämmittäminen ennalta määrätyn lämpötilakäyrän mukaan, piirilevyn suorituskyvyn muutosten tarkkaileminen eri lämpötiloissa, mukaan lukien sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet, sekä muodonmuutosten, delaminaatioiden, oikosulkujen ja muiden ongelmien tarkistaminen sen varmistamiseksi, täyttääkö valittu TG-arvo käytännön sovelluksen vaatimukset. Autoelektroniikan alalla piirilevynäytteille tehdään kattavat ympäristösimulaatiotestit, joissa on mukana useita tekijöitä, kuten korkea lämpötila, tärinä, kosteus jne., jotta voidaan arvioida kattavasti piirilevyn luotettavuus monimutkaisissa käytännön käyttöolosuhteissa.