PCB à Tg élevée : résistance thermique supérieure pour des applications avancées

Tg représente la plage de températures où le matériau de base d'un PCB passe d'un état solide, rigide et vitreux à un état caoutchouteux. Il est important de sélectionner un PCB avec une valeur Tg d'au moins 20-25 degrés Celsius supérieure à la température de fonctionnement prévue de l'appareil. Cela garantit la stabilité de la planche et évite les effets indésirables pendant le processus de fabrication. Les PCB à haute Tg ont une excellente résistance thermique, une résistance mécanique et une stabilité chimique, ce qui les rend essentielles pour un fonctionnement fiable dans les applications électroniques à haute densité.

Qu'est-ce qu'un PCB à haute teneur en TG ?

Un PCB à haute Tg fait référence à une carte de circuit imprimé avec une température de transition vitreuse (Tg) élevée. Tg est la température à laquelle le matériau de base du PCB passe d'un état solide et rigide à un état plus caoutchouteux. C'est-à-dire que Tg est une propriété mécanique qui désigne la température de transition vitreuse, c'est-à-dire la température la plus élevée à laquelle le substrat reste rigide.

Un PCB FR4-Tg normal est de 130-140 degrés, le Tg moyen est supérieur à 150-160 degrés et le Tg élevé est supérieur à 170 degrés. En utilisant des matériaux avec des valeurs de Tg plus élevées, les PCB à haute Tg peuvent supporter des températures élevées sans déformation, délaminage ou autres problèmes liés à la chaleur. Cela les rend adaptés aux applications où la dissipation thermique et la gestion thermique sont essentielles, garantissant la longévité et les performances des composants électroniques sur la carte.

Propriétés du PCB à haute Tg

Les PCB à haute Tg possèdent plusieurs propriétés clés qui les rendent avantageux pour certaines applications.

• Résistance aux températures élevées: Les circuits imprimés à haute Tg sont conçus pour résister à des températures élevées sans perdre leur intégrité structurelle. Ils présentent une excellente résistance à la chaleur, évitant des problèmes tels que le gauchissement ou le délaminage pendant le fonctionnement.

• Résistance mécanique améliorée : Ces PCB offrent une stabilité mécanique améliorée, garantissant qu'ils peuvent supporter les contraintes et les contraintes des processus d'assemblage, des vibrations et des cycles thermiques. Leur construction robuste améliore la fiabilité et la longévité de la planche.

• Amélioration de l'intégrité du signal : Les circuits imprimés à haute Tg offrent une meilleure transmission du signal et une perte de signal réduite, en particulier dans les applications à haute fréquence. Leurs propriétés électriques supérieures contribuent à améliorer l'intégrité du signal et à minimiser la distorsion du signal.

• Gestion thermique fiable : En raison de leur capacité à supporter des températures plus élevées, les PCB à haute Tg facilitent une dissipation efficace de la chaleur, empêchant la surchauffe des composants électroniques sensibles. Cette propriété est cruciale pour maintenir des performances optimales et prévenir les défaillances liées à la chaleur.

• Résistance chimique: Les PCB à haute Tg présentent une meilleure résistance aux produits chimiques et aux solvants, ce qui les rend plus durables dans les environnements difficiles. Cette propriété garantit leur fonctionnalité et leur fiabilité à long terme, même dans des conditions de fonctionnement difficiles.

• Flexibilité de conception: Les circuits imprimés à haute Tg peuvent être fabriqués avec plusieurs couches, permettant la création de circuits complexes et prenant en charge des technologies avancées telles que les interconnexions haute densité et les composants à pas fin.

Avantages des PCB à haute Tg

Parfait pour les PCB multicouches et HDI

Les PCB d'interconnexion multicouches et haute densité, connus pour leur taille compacte et leurs circuits densément emballés, ont tendance à produire beaucoup de chaleur. Les PCB à Tg élevée sont idéaux pour ces types de cartes car ils peuvent gérer la dissipation thermique accrue sans compromettre le processus de fabrication. Cela garantit que les PCB sont fiables et durables, même dans les applications exigeantes.

Stabilité améliorée avec les substrats PCB à haute Tg

L'augmentation de la Tg, ou température de transition vitreuse, d'un substrat PCB peut améliorer considérablement les performances de la carte. Une Tg plus élevée signifie une meilleure résistance à la chaleur, aux produits chimiques et à l’humidité, ce qui améliore la stabilité globale de l’appareil. Cette amélioration est cruciale pour l’électronique qui doit fonctionner de manière fiable dans des conditions stressantes.

Gestion d'une densité de puissance élevée

Les appareils qui génèrent beaucoup de chaleur en raison d'une densité de puissance élevée peuvent bénéficier des PCB à Tg élevée. Ces cartes sont conçues pour gérer efficacement la chaleur, garantissant ainsi que l'appareil reste fonctionnel et sûr. Au lieu d'utiliser un PCB plus grand pour dissiper la chaleur, ce qui peut modifier la conception et les exigences d'alimentation, un PCB à Tg élevée offre une solution plus efficace.

Applications du PCB à haute Tg

Avec la croissance rapide de l'industrie électronique, les matériaux à haute Tg sont devenus largement utilisés dans diverses applications telles que les ordinateurs, les équipements de communication, les instruments de précision, etc. Alors que les produits électroniques visent une fonctionnalité accrue et un développement multicouche, les matériaux de substrat de PCB nécessitent une résistance à la chaleur plus élevée comme condition préalable. L'émergence et l'avancement des technologies de montage à haute densité comme SMT et CMT ont rendu les PCB de plus en plus dépendants de substrats avec une résistance à la chaleur supérieure, en particulier dans les cas impliquant un amincissement, de petites ouvertures et un câblage fin.

De plus, les matériaux à haute Tg ont gagné en popularité dans l'industrie de l'éclairage LED. Les LED génèrent plus de chaleur que les composants électroniques standard. Alors que les PCB à noyau métallique, tels que les PCB en aluminium, offrent une excellente dissipation thermique, la même conception structurelle utilisant Cartes FR-4 est beaucoup plus rentable.

Tg pour les PCB

Pour les PCB, la Tg correspond à la température à laquelle les fibres de verre deviennent amorphes lors du laminage de couches de différents matériaux sous haute température et pression. Ce n'est pas la température de fonctionnement maximale du PCB, mais la température que le PCBA peut supporter pendant une courte période avant de se détériorer.

Le stratifié plaqué cuivre (FR4) avec imagerie de la couche interne est le matériau le plus couramment utilisé dans la production de PCB, mais il nécessite l'utilisation de couches PREPRG, qui sont laminées pour plus de rigidité. La chaleur requise pour la rigidité du PREPRG doit être appliquée sans dépasser le FR4 Tg pour maintenir la stabilité du PCB. La Tg FR4 standard est comprise entre 130 et 140°C, avec une Tg médiane de 150°C et une Tg haute supérieure à 170°C. A chaud, le FR4 à haute Tg aura une meilleure résistance mécanique et chimique à la chaleur et à l'humidité que le FR4 standard.

Tg pour l'assemblage de circuits imprimés

Les fluctuations de température peuvent avoir un impact significatif sur les performances et la fiabilité des assemblages de circuits imprimés (PCBA). Les matériaux utilisés dans les PCB se dilatent avec la hausse des températures, provoquant des contraintes mécaniques et des microfissures potentielles. Ces micro-fissures passent souvent inaperçues lors des tests électriques effectués après la production. Sans une détection appropriée, des défaillances peuvent survenir lors de l'assemblage ou même dans le produit final, entraînant des problèmes de fiabilité. De plus, le passage aux alliages de soudure sans plomb, comme l'exigent les directives RoHS, a augmenté la température de soudure des PCB. Pour assurer l'intégrité des PCBA, il est crucial de choisir un PCB avec des caractéristiques mécaniques appropriées, en particulier une Tg adéquate qui correspond au procédé de brasage sélectionné.

Quand avez-vous besoin d'un PCB à haute Tg ?

Si votre carte de circuit imprimé ne peut pas supporter une charge thermique ne dépassant pas 25 degrés centigrades en dessous de la Tg, vous aurez besoin d'une carte à Tg élevée pour vos applications. Si le circuit doit fonctionner à 150°C alors un matériau avec une Tg supérieure ou égale à 180°C est préféré. De telles exigences sont généralement observées dans les applications spatiales. De plus, il garantit également la sécurité avec un PCB à Tg élevé si votre produit fonctionne dans la plage de 130 degrés centigrades ou plus. Inutile de dire que la principale raison de la haute Tg PCB est le passage à RoHS PCB. Il y a donc de plus en plus d'industries de PCB qui se tournent vers des matériaux à haute Tg car la soudure sans plomb pour couler nécessite des températures plus élevées.

Matériaux à haute Tg utilisés chez VictoryPCB

La différence entre les matériaux FR-4 standard et les matériaux à haute Tg est que les substrats de PCB à haute Tg auront de meilleures performances en termes de résistance mécanique, de stabilité dimensionnelle, d'adhérence, d'absorption d'eau et de gestion thermique. Si vous avez d'autres questions, veuillez CONTACTEZ-NOUS et notre expert en pcb vous aidera à choisir les bons matériaux pour les pcb à haute tg.