Dalam desain dan pembuatanpapan sirkuit tercetak, Nilai TG adalah parameter kunci yang memainkan peran penting dalam kinerja dan keandalan papan sirkuit. Memahami cara memilih nilai TG yang tepat sangat penting untuk memastikan pengoperasian yang stabil dan memperpanjang masa pakai produk elektronik.
1, Pahami nilai TG
Nilai TG, juga dikenal sebagai suhu transisi gelas, mengacu pada suhu di mana polimer amorf (termasuk bagian amorf dari polimer kristalin) bertransisi antara keadaan seperti kaca dan kenyal. Untuk substrat papan sirkuit, ketika suhu di bawah nilai TG, substrat berada dalam keadaan keras seperti kaca dengan sifat mekanik dan stabilitas dimensi yang baik; Ketika suhu melebihi nilai TG, substrat secara bertahap berubah menjadi keadaan karet lunak, dan sifat mekaniknya menurun, stabilitas dimensi menurun, dan masalah seperti deformasi dan delaminasi dapat terjadi, yang sangat mempengaruhi kinerja listrik dan keandalan papan sirkuit.
2, Persyaratan nilai TG dalam skenario aplikasi yang berbeda
Produk elektronik konsumen: Produk elektronik konsumen umum, seperti ponsel cerdas, tablet, dll., menghasilkan panas yang relatif terbatas selama pengoperasian. Umumnya, papan FR-4 biasa dengan nilai TG antara 130 derajat dan 150 derajat dapat digunakan untuk memenuhi permintaan. Papan jenis ini memiliki biaya lebih rendah dan dapat memastikan pengoperasian papan sirkuit yang stabil dalam kondisi suhu normal. Mengambil contoh ponsel cerdas, panas yang dihasilkan oleh chip dan komponen lain pada papan sirkuit internalnya selama penggunaan normal dapat dikontrol dalam kisaran tertentu melalui desain pembuangan panas, dan papan sirkuit dengan nilai TG normal sudah cukup untuk mengatasinya.
Peralatan kontrol industri: Lingkungan industri biasanya kompleks, dan peralatan mungkin menghadapi kondisi yang sulit seperti suhu tinggi dan kelembapan tinggi, dan beroperasi terus menerus untuk jangka waktu yang lama. Oleh karena itu, papan sirkuit peralatan kontrol industri harus memiliki stabilitas dan keandalan yang lebih tinggi. Umumnya disarankan untuk menggunakan lembaran TG sedang hingga tinggi dengan nilai TG berkisar antara 150 derajat hingga 170 derajat. Misalnya, pada peralatan kontrol jalur produksi otomatis, karena pengoperasian peralatan yang terus menerus dalam waktu yang lama, papan sirkuit akan terus memanas. Pelat dengan nilai TG yang lebih tinggi dapat secara efektif menahan pengaruh suhu tinggi, memastikan pengoperasian peralatan yang stabil, dan mengurangi kemungkinan kegagalan.
Di bidang elektronik otomotif, perangkat elektronik otomotif tidak hanya harus tahan terhadap suhu tinggi di-area bersuhu tinggi seperti ruang mesin selama pengoperasian, namun juga harus tahan terhadap getaran, benturan, dan perubahan suhu drastis selama pengoperasian kendaraan. Terutama papan sirkuit komponen utama seperti unit kontrol mesin dan charger mobil memerlukan keandalan yang sangat tinggi. Aplikasi seperti ini sering kali memerlukan lembaran TG tinggi dengan nilai TG di atas 170 derajat , dan bahkan beberapa aplikasi kelas atas mungkin menggunakan material khusus dengan nilai TG melebihi 200 derajat . Misalnya, papan sirkuit ECU di ruang mesin mobil dapat menjaga kestabilan kinerja kelistrikan dan mekanik dalam kondisi kerja suhu tinggi, memastikan kontrol yang presisi dan pengoperasian mesin mobil yang andal.
Produk luar angkasa dan militer: Bidang-bidang ini telah mencapai persyaratan ekstrim untuk keandalan dan stabilitas produk, dan kerusakan kecil apa pun dapat mengakibatkan konsekuensi serius. Papan sirkuit perlu mempertahankan kinerja tinggi di lingkungan yang keras seperti suhu ekstrem dan getaran kuat. Oleh karena itu, produk dirgantara dan militer biasanya menggunakan bahan khusus dengan nilai TG yang sangat tinggi, seperti substrat keramik, yang nilai TGnya jauh lebih tinggi daripada papan organik biasa, yang dapat memastikan bahwa berbagai indikator kinerja papan sirkuit tidak terpengaruh di lingkungan yang keras dan memastikan pengoperasian peralatan yang andal di lingkungan yang kompleks.
3, Faktor yang perlu dipertimbangkan ketika memilih nilai TG
Kisaran suhu kerja: Pertama, perlu diperjelas suhu maksimum yang mungkin dihadapi papan sirkuit selama pengoperasian sebenarnya. Hal ini memerlukan pertimbangan komprehensif terhadap faktor-faktor seperti elemen pemanas internal, desain pembuangan panas, dan suhu lingkungan di mana peralatan digunakan. Misalnya, papan sirkuit kontrol oven industri yang beroperasi di-lingkungan bersuhu tinggi mungkin memiliki suhu kerja mendekati 100 derajat atau bahkan lebih tinggi. Dalam hal ini, perlu untuk memilih papan dengan nilai TG tinggi yang dapat menahan suhu ini dan memiliki margin tertentu.
Pembangkitan daya dan panas komponen: Pembangkitan daya dan panas dari berbagai komponen pada papan sirkuit bervariasi. Untuk komponen dengan daya tinggi dan pembangkitan panas yang signifikan, seperti chip-berdaya tinggi, resistor daya, dll., suhu di sekitar area papan sirkuit akan meningkat secara signifikan. Di area ini, papan dengan nilai TG lebih tinggi harus dipilih untuk mencegah penurunan kinerja papan sirkuit akibat panas berlebih lokal. Misalnya, papan sirkuit pada catu daya komputer memerlukan penggunaan papan bernilai TG tinggi untuk memastikan pengoperasian sirkuit yang stabil karena banyaknya panas yang dihasilkan oleh komponen daya internal selama pengoperasian.
Persyaratan masa pakai: Jika produk memiliki harapan masa pakai yang tinggi, sangat penting untuk memilih nilai TG yang sesuai. Selama-penggunaan jangka panjang, meskipun suhu kerja tidak melebihi nilai TG, lingkungan bersuhu tinggi yang terus menerus dapat secara bertahap menua substrat papan sirkuit dan mengurangi kinerjanya. Nilai TG yang lebih tinggi dapat memperlambat laju penuaan media dan memperpanjang masa pakai papan sirkuit. Misalnya, perangkat seperti pengukur pintar yang memerlukan pengoperasian stabil-jangka panjang harus menggunakan papan bernilai TG tinggi untuk papan sirkuitnya guna memastikan kinerja yang stabil selama penggunaan bertahun-tahun.
Batasan biaya: Secara umum, semakin tinggi nilai TG dewan, semakin tinggi pula biayanya. Saat memilih nilai TG, faktor biaya perlu dipertimbangkan secara komprehensif sekaligus memenuhi persyaratan kinerja. Untuk beberapa produk elektronik konsumen yang sensitif terhadap biaya dan memiliki persyaratan kinerja yang relatif rendah, papan dengan nilai TG yang lebih rendah dapat dipilih untuk mengendalikan biaya sekaligus memastikan keandalan dasar. Namun untuk bidang aplikasi utama seperti peralatan medis, elektronik otomotif, dll., prioritas harus diberikan untuk memastikan kinerja dan keandalan, dan memilih papan nilai TG yang sesuai secara wajar, daripada hanya berfokus pada biaya.
4, Pengujian dan Verifikasi Nilai TG
Metode analisis termal: Kalorimeter pemindaian diferensial yang umum digunakan dapat secara akurat mengukur nilai TG substrat papan sirkuit. Dengan memanaskan sampel pada laju pemanasan tertentu dan mencatat perubahan termalnya, ketika suhu mencapai suhu transisi gelas, kurva DSC akan menunjukkan pergeseran garis dasar yang signifikan, yang dapat menentukan nilai TG. Kalorimetri pemindaian modulasi, kalorimetri diferensial sinkron, dan metode lain juga dapat menentukan nilai TG secara akurat, yang dapat menganalisis perubahan kinerja termal material selama proses transisi kaca dengan lebih akurat hingga tingkat yang berbeda-beda.
Pengujian simulasi lingkungan aktual: Selain pengujian analisis termal di laboratorium, pengujian dan verifikasi juga dapat dilakukan dengan mensimulasikan lingkungan kerja sebenarnya dari papan sirkuit. Misalnya, menempatkan sampel papan sirkuit yang telah disiapkan ke dalam-ruang uji suhu tinggi, memanaskannya sesuai dengan kurva suhu yang telah ditentukan, mengamati perubahan kinerja papan sirkuit pada suhu yang berbeda, termasuk sifat listrik dan mekanik, dan memeriksa deformasi, delaminasi, korsleting, dan masalah lainnya untuk memverifikasi apakah nilai TG yang dipilih memenuhi persyaratan aplikasi praktis. Di bidang elektronik otomotif, sampel papan sirkuit harus menjalani uji simulasi lingkungan komprehensif yang melibatkan berbagai faktor seperti suhu tinggi, getaran, kelembapan, dll., untuk mengevaluasi keandalan papan sirkuit secara komprehensif dalam kondisi pengoperasian praktis yang kompleks.