Dans la conception et la fabrication decartes de circuits imprimés, la valeur TG est un paramètre clé qui joue un rôle décisif dans les performances et la fiabilité du circuit imprimé. Comprendre comment sélectionner correctement la valeur TG appropriée est crucial pour garantir un fonctionnement stable et prolonger la durée de vie des produits électroniques.
1, Comprendre la valeur TG
La valeur TG, également connue sous le nom de température de transition vitreuse, fait référence à la température à laquelle les polymères amorphes (y compris la partie amorphe des polymères cristallins) passent de l'état vitreux à l'état caoutchouteux. Pour le substrat des cartes de circuits imprimés, lorsque la température est inférieure à la valeur TG, le substrat est dans un état vitreux dur avec de bonnes propriétés mécaniques et une bonne stabilité dimensionnelle ; Lorsque la température dépasse la valeur TG, le substrat se transforme progressivement en un état de caoutchouc souple et ses propriétés mécaniques diminuent, la stabilité dimensionnelle se détériore et des problèmes tels que la déformation et le délaminage peuvent survenir, affectant sérieusement les performances électriques et la fiabilité du circuit imprimé.
2, Exigences relatives aux valeurs TG dans différents scénarios d'application
Produits électroniques grand public : les produits électroniques grand public courants, tels que les smartphones, les tablettes, etc., génèrent une chaleur relativement limitée pendant leur fonctionnement. Généralement, des cartes FR-4 ordinaires avec des valeurs TG comprises entre 130 degrés et 150 degrés peuvent être utilisées pour répondre à la demande. Ce type de carte a un coût inférieur et peut assurer un fonctionnement stable du circuit imprimé dans des conditions de température normales. En prenant les smartphones comme exemple, la chaleur générée par les puces et autres composants sur leurs circuits imprimés internes lors d'une utilisation normale peut être contrôlée dans une certaine plage grâce à une conception de dissipation thermique, et un circuit imprimé avec une valeur TG normale est suffisant pour y faire face.
Équipement de contrôle industriel : les environnements industriels sont généralement complexes et les équipements peuvent être confrontés à des conditions difficiles telles qu'une température et une humidité élevées, et fonctionner en continu pendant de longues périodes. Par conséquent, le circuit imprimé des équipements de contrôle industriel doit avoir une stabilité et une fiabilité plus élevées. Il est généralement recommandé d'utiliser des feuilles TG moyennes à élevées avec des valeurs TG allant de 150 degrés à 170 degrés. Par exemple, dans l'équipement de contrôle d'une ligne de production automatisée, en raison du fonctionnement continu de l'équipement pendant une longue période, le circuit imprimé continuera à chauffer. Les plaques avec des valeurs TG plus élevées peuvent résister efficacement à l'influence des températures élevées, assurer un fonctionnement stable de l'équipement et réduire la probabilité de panne.
Dans le domaine de l'électronique automobile, les appareils électroniques automobiles doivent non seulement résister à des températures élevées dans des zones à haute température telles que le compartiment moteur pendant le fonctionnement, mais doivent également faire face aux vibrations, aux impacts et aux changements de température drastiques pendant le fonctionnement du véhicule. Les circuits imprimés des composants clés tels que les unités de commande du moteur et les chargeurs de voiture nécessitent en particulier une fiabilité extrêmement élevée. De telles applications nécessitent souvent des feuilles TG élevées avec des valeurs TG supérieures à 170 degrés, et même certaines applications haut de gamme peuvent utiliser des matériaux spéciaux avec des valeurs TG supérieures à 200 degrés. Par exemple, le circuit imprimé ECU dans le compartiment moteur d'une voiture peut maintenir des performances électriques et mécaniques stables dans des conditions de travail à haute température, garantissant un contrôle précis et un fonctionnement fiable du moteur de la voiture.
Produits aérospatiaux et militaires : ces domaines ont atteint des exigences extrêmes en matière de fiabilité et de stabilité des produits, et tout dysfonctionnement mineur peut entraîner de graves conséquences. Les circuits imprimés doivent maintenir des performances élevées dans des environnements difficiles tels que des températures extrêmes et de fortes vibrations. Par conséquent, les produits aérospatiaux et militaires utilisent généralement des matériaux spéciaux avec des valeurs TG extrêmement élevées, tels que des substrats céramiques, dont les valeurs TG sont beaucoup plus élevées que les cartes organiques ordinaires, ce qui peut garantir que les différents indicateurs de performance des cartes de circuits imprimés ne sont pas affectés dans des environnements difficiles et assurer le fonctionnement fiable des équipements dans des environnements complexes.
3, Facteurs à considérer lors de la sélection des valeurs TG
Plage de température de fonctionnement : Tout d’abord, il est nécessaire de clarifier la température maximale à laquelle le circuit imprimé peut être confronté pendant le fonctionnement réel. Cela nécessite une prise en compte approfondie de facteurs tels que les éléments chauffants internes, la conception de la dissipation thermique et la température ambiante à laquelle l'équipement est utilisé. Par exemple, le circuit imprimé de commande d'un four industriel fonctionnant dans un environnement à haute température - peut avoir une température de fonctionnement proche de 100 degrés ou même plus. Dans ce cas, il faut choisir une planche à haute valeur TG, capable de supporter cette température et disposant d'une certaine marge.
Production de puissance et de chaleur des composants : La génération de puissance et de chaleur des différents composants du circuit imprimé varie. Pour les composants à haute puissance et à génération de chaleur importante, tels que les puces à haute-puissance, les résistances de puissance, etc., la température dans la zone environnante du circuit imprimé augmentera considérablement. Dans ces zones, des cartes avec des valeurs TG plus élevées doivent être sélectionnées pour éviter une dégradation des performances du circuit imprimé due à une surchauffe locale. Par exemple, la carte de circuit imprimé d'une alimentation d'ordinateur nécessite l'utilisation de cartes à valeur TG élevée pour assurer un fonctionnement stable du circuit en raison de la grande quantité de chaleur générée par les composants d'alimentation internes pendant le fonctionnement.
Exigences de durée de vie : Si le produit a une durée de vie attendue élevée, il est particulièrement important de choisir la valeur TG appropriée. Lors d'une utilisation à long terme-, même si la température de fonctionnement ne dépasse pas la valeur TG, l'environnement continu à haute température peut vieillir progressivement le substrat du circuit imprimé et réduire ses performances. Une valeur TG plus élevée peut ralentir le taux de vieillissement du substrat et prolonger la durée de vie du circuit imprimé. Par exemple, les appareils tels que les compteurs intelligents qui nécessitent un fonctionnement stable à long terme doivent utiliser des cartes à haute valeur TG pour leurs circuits imprimés afin de garantir des performances stables sur de nombreuses années d'utilisation.
Limitation des coûts : De manière générale, plus la valeur TG de la planche est élevée, plus son coût est élevé. Lors de la sélection des valeurs TG, il est nécessaire de prendre en compte les facteurs de coût de manière globale tout en répondant aux exigences de performances. Pour certains produits électroniques grand public sensibles aux coûts et ayant des exigences de performances relativement faibles, des cartes à valeur TG inférieure peuvent être sélectionnées pour contrôler les coûts tout en garantissant une fiabilité de base. Mais pour les domaines d'application clés tels que les équipements médicaux, l'électronique automobile, etc., la priorité doit être donnée à la garantie des performances et de la fiabilité, ainsi qu'à la sélection raisonnable des cartes de valeur TG appropriées, plutôt que de se concentrer uniquement sur le coût.
4, Test et vérification de la valeur TG
Méthode d'analyse thermique : le calorimètre à balayage différentiel couramment utilisé peut mesurer avec précision la valeur TG du substrat du circuit imprimé. En chauffant l'échantillon à une vitesse de chauffage spécifique et en enregistrant ses changements thermiques, lorsque la température atteint la température de transition vitreuse, la courbe DSC montrera un décalage de ligne de base significatif, qui peut déterminer la valeur TG. La calorimétrie à balayage par modulation, la calorimétrie différentielle synchrone et d'autres méthodes peuvent également déterminer avec précision les valeurs TG, ce qui permet d'analyser plus précisément les changements de performances thermiques des matériaux au cours du processus de transition vitreuse à différents degrés.
Tests de simulation d'environnement réel : en plus des tests d'analyse thermique en laboratoire, les tests et la vérification peuvent également être effectués en simulant l'environnement de travail réel du circuit imprimé. Par exemple, placer l'échantillon de circuit imprimé préparé dans une chambre de test à haute température-, le chauffer selon une courbe de température prédéterminée, observer les changements de performances du circuit imprimé à différentes températures, y compris les propriétés électriques et mécaniques, et vérifier la déformation, le délaminage, les courts-circuits et d'autres problèmes pour vérifier si la valeur TG sélectionnée répond aux exigences pratiques de l'application. Dans le domaine de l'électronique automobile, les échantillons de circuits imprimés sont soumis à des tests de simulation environnementale complets impliquant de multiples facteurs tels que la température élevée, les vibrations, l'humidité, etc., afin d'évaluer de manière exhaustive la fiabilité du circuit imprimé dans des conditions de fonctionnement pratiques complexes.