Nella progettazione e produzione dicircuiti stampati, Il valore TG è un parametro chiave che gioca un ruolo decisivo nelle prestazioni e nell'affidabilità del circuito. Capire come selezionare correttamente il valore TG appropriato è fondamentale per garantire un funzionamento stabile e prolungare la durata dei prodotti elettronici.
1, comprendere il valore TG
Il valore TG, noto anche come temperatura di transizione vetrosa, si riferisce alla temperatura alla quale i polimeri amorfi (inclusa la porzione amorfa dei polimeri cristallini) passano dallo stato vetroso a quello gommoso. Per il substrato dei circuiti stampati, quando la temperatura è inferiore al valore TG, il substrato è in uno stato duro e vetroso con buone proprietà meccaniche e stabilità dimensionale; Quando la temperatura supera il valore TG, il substrato si trasforma gradualmente in uno stato di gomma morbida e le sue proprietà meccaniche diminuiscono, la stabilità dimensionale si deteriora e possono verificarsi problemi come deformazione e delaminazione, compromettendo seriamente le prestazioni elettriche e l'affidabilità del circuito.
2, Requisiti per i valori TG in diversi scenari applicativi
Prodotti di elettronica di consumo: i comuni prodotti di elettronica di consumo, come smartphone, tablet, ecc., generano un calore relativamente limitato durante il funzionamento. In generale, per soddisfare la domanda è possibile utilizzare le normali schede FR-4 con valori TG compresi tra 130 gradi e 150 gradi. Questo tipo di scheda ha un costo inferiore e può garantire un funzionamento stabile del circuito in condizioni di temperatura normali. Prendendo ad esempio gli smartphone, il calore generato dai chip e da altri componenti sui circuiti interni durante il normale utilizzo può essere controllato entro un certo intervallo attraverso il design della dissipazione del calore, e un circuito con un valore TG normale è sufficiente per far fronte a questo problema.
Apparecchiature di controllo industriale: gli ambienti industriali sono generalmente complessi e le apparecchiature possono affrontare condizioni difficili come temperature elevate e umidità elevata e funzionare ininterrottamente per lunghi periodi di tempo. Pertanto, il circuito stampato delle apparecchiature di controllo industriale deve avere maggiore stabilità e affidabilità. In genere si consiglia di utilizzare fogli con TG medio-alto con valori TG compresi tra 150 gradi e 170 gradi. Ad esempio, nell'apparecchiatura di controllo di una linea di produzione automatizzata, a causa del funzionamento continuo dell'apparecchiatura per lungo tempo, il circuito continuerà a riscaldarsi. Le piastre con valori TG più elevati possono resistere efficacemente all'influenza delle alte temperature, garantire un funzionamento stabile dell'apparecchiatura e ridurre la probabilità di guasto.
Nel campo dell'elettronica automobilistica, i dispositivi elettronici automobilistici non solo devono resistere alle alte temperature in aree ad alta-temperatura come il vano motore durante il funzionamento, ma devono anche far fronte a vibrazioni, impatti e drastici sbalzi di temperatura durante il funzionamento del veicolo. Soprattutto i circuiti stampati di componenti chiave come le centraline del motore e i caricabatterie per auto richiedono un'affidabilità estremamente elevata. Tali applicazioni spesso richiedono fogli TG elevati con valori TG superiori a 170 gradi e anche alcune applicazioni-di fascia alta possono utilizzare materiali speciali con valori TG superiori a 200 gradi. Ad esempio, il circuito dell'ECU nel vano motore di un'auto può mantenere prestazioni elettriche e meccaniche stabili in condizioni di lavoro ad alta temperatura, garantendo un controllo preciso e un funzionamento affidabile del motore dell'auto.
Prodotti aerospaziali e militari: questi settori hanno raggiunto i requisiti estremi di affidabilità e stabilità dei prodotti e qualsiasi piccolo malfunzionamento può portare a gravi conseguenze. I circuiti stampati devono mantenere prestazioni elevate in ambienti difficili come temperature estreme e forti vibrazioni. Pertanto, i prodotti aerospaziali e militari utilizzano solitamente materiali speciali con valori TG estremamente elevati, come substrati ceramici, i cui valori TG sono molto più alti rispetto ai normali pannelli organici, che possono garantire che i vari indicatori di prestazione dei circuiti stampati non siano influenzati in ambienti difficili e garantire il funzionamento affidabile delle apparecchiature in ambienti complessi.
3, Fattori da considerare quando si selezionano i valori TG
Intervallo di temperatura di funzionamento: in primo luogo è necessario chiarire la temperatura massima a cui può essere esposta la scheda durante il funzionamento effettivo. Ciò richiede una considerazione completa di fattori quali gli elementi riscaldanti interni, il design della dissipazione del calore e la temperatura ambiente in cui viene utilizzata l'apparecchiatura. Ad esempio, la scheda di controllo di un forno industriale che funziona in un ambiente ad alta-temperatura può avere una temperatura di funzionamento vicina a 100 gradi o anche superiore. In questo caso è necessario scegliere un pannello ad alto valore TG che possa resistere a questa temperatura e abbia un certo margine.
Generazione di energia e calore dei componenti: la generazione di energia e calore dei diversi componenti sul circuito varia. Per i componenti ad alta potenza e con significativa generazione di calore, come chip ad alta-potenza, resistori di potenza, ecc., la temperatura nell'area circostante la scheda a circuiti stampati aumenterà in modo significativo. In queste aree, dovrebbero essere selezionate schede con valori TG più elevati per prevenire il degrado delle prestazioni del circuito a causa del surriscaldamento locale. Ad esempio, la scheda circuitale di un alimentatore per computer richiede l'uso di schede con valore TG elevato per garantire un funzionamento stabile del circuito a causa della grande quantità di calore generata dai componenti di alimentazione interni durante il funzionamento.
Requisiti di durata utile: se il prodotto ha un'aspettativa elevata di durata utile, è particolarmente importante scegliere il valore TG appropriato. Durante l'uso a lungo-termine, anche se la temperatura di lavoro non supera il valore TG, l'ambiente continuo ad alta temperatura potrebbe invecchiare gradualmente il substrato del circuito stampato e ridurne le prestazioni. Un valore TG più elevato può rallentare il tasso di invecchiamento del substrato e prolungare la durata del circuito. Ad esempio, dispositivi come i contatori intelligenti che richiedono un funzionamento stabile a lungo-termine dovrebbero utilizzare schede ad alto valore TG per i loro circuiti stampati per garantire prestazioni stabili per molti anni di utilizzo.
Limitazione dei costi: in generale, maggiore è il valore TG del tabellone, maggiore sarà il suo costo. Quando si selezionano i valori TG, è necessario considerare i fattori di costo in modo completo pur soddisfacendo i requisiti di prestazione. Per alcuni prodotti elettronici di consumo che sono sensibili ai costi e hanno requisiti di prestazioni relativamente bassi, è possibile selezionare schede con valore TG inferiore per controllare i costi garantendo al contempo l'affidabilità di base. Ma per le aree di applicazione chiave come le apparecchiature mediche, l'elettronica automobilistica, ecc., la priorità dovrebbe essere data alla garanzia di prestazioni e affidabilità e alla selezione ragionevole di schede TG appropriate, piuttosto che concentrarsi esclusivamente sui costi.
4, Test e verifica del valore TG
Metodo di analisi termica: il calorimetro a scansione differenziale comunemente utilizzato può misurare con precisione il valore TG del substrato del circuito. Riscaldando il campione a una velocità di riscaldamento specifica e registrando i suoi cambiamenti termici, quando la temperatura raggiunge la temperatura di transizione vetrosa, la curva DSC mostrerà uno spostamento significativo della linea di base, che può determinare il valore TG. La calorimetria a scansione di modulazione, la calorimetria differenziale sincrona e altri metodi possono anche determinare con precisione i valori TG, che possono analizzare in modo più accurato i cambiamenti delle prestazioni termiche dei materiali durante il processo di transizione vetrosa a vari livelli.
Test di simulazione dell'ambiente reale: oltre ai test di analisi termica in laboratorio, è possibile condurre test e verifiche anche simulando l'ambiente di lavoro reale del circuito. Ad esempio, posizionando il campione del circuito stampato preparato in una camera di prova ad alta-temperatura, riscaldandolo secondo una curva di temperatura predeterminata, osservando i cambiamenti delle prestazioni del circuito stampato a diverse temperature, comprese le proprietà elettriche e meccaniche, e controllando eventuali deformazioni, delaminazioni, cortocircuiti e altri problemi per verificare se il valore TG selezionato soddisfa i requisiti dell'applicazione pratica. Nel campo dell'elettronica automobilistica, i campioni dei circuiti stampati vengono sottoposti a test completi di simulazione ambientale che coinvolgono molteplici fattori come temperatura elevata, vibrazioni, umidità, ecc., per valutare in modo completo l'affidabilità del circuito stampato in condizioni operative pratiche complesse.