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Tg は、PCB の基材が固体、硬いガラス状態からゴム状状態に転移する温度範囲を表します。 デバイスの予想動作温度より少なくとも 20 ～ 25 ℃ 高い Tg 値を持つ PCB を選択することが重要です。 これにより、基板の安定性が確保され、製造プロセス中の悪影響が防止されます。 高 Tg PCB は優れた耐熱性、機械的強度、化学的安定性を備えており、高密度電子アプリケーションでの信頼性の高い動作に不可欠です。
高 Tg PCB とは、ガラス転移温度 (Tg) が高いプリント基板を指します。 Tg は、PCB のベース材料が固体で硬い状態からよりゴム状の状態に変化する温度です。 つまり、Tg はガラス転移温度、つまり基板が剛性を保つ最高温度を指定する機械的特性です。
通常の PCB FR4-Tg は 130 ～ 140 度で、中程度の Tg は 150 ～ 160 度より高く、高 Tg は 170 度より高くなります。 より高い Tg 値の材料を使用することにより、高 Tg PCB は、反り、層間剥離、その他の熱関連の問題を発生させることなく高温に対応できます。 これにより、放熱と熱管理が重要なアプリケーションに適しており、基板上の電子コンポーネントの寿命と性能が保証されます。
高 Tg PCB は、一部の用途にとって有利となるいくつかの重要な特性を備えています。
高温耐性: 高 Tg PCB は、構造の完全性を失うことなく高温に耐えられるように設計されています。 耐熱性に優れており、使用中の反りや剥離などのトラブルを防ぎます。
強化された機械的強度: これらの PCB は機械的安定性が向上し、組み立てプロセス、振動、熱サイクルの応力や歪みに確実に耐えることができます。 堅牢な構造により、ボードの信頼性と寿命が向上します。
シグナルインテグリティの向上: 高 Tg PCB は、特に高周波アプリケーションにおいて、より優れた信号伝送と信号損失の低減を実現します。 優れた電気特性により、信号の完全性が向上し、信号の歪みが最小限に抑えられます。
信頼性の高い熱管理: 高 Tg PCB は高温に対応できるため、効率的な熱放散を促進し、敏感な電子コンポーネントの過熱を防ぎます。 この特性は、最適なパフォーマンスを維持し、熱関連の障害を防ぐために非常に重要です。
耐薬品性： 高 Tg PCB は化学薬品や溶剤に対する耐性が向上し、過酷な環境での耐久性が向上します。 この特性により、困難な動作条件でも長期的な機能と信頼性が保証されます。
設計の柔軟性: 高 Tg PCB は複数の層で製造できるため、複雑な回路の作成が可能になり、高密度の相互接続やファインピッチのコンポーネントなどの高度な技術をサポートできます。
多層高密度相互接続 PCB は、コンパクトなサイズと高密度に実装された回路で知られており、大量の熱を発生する傾向があります。 高 Tg PCB は、製造プロセスを犠牲にすることなく増加した熱放散に対応できるため、このようなタイプの基板に最適です。 これにより、要求の厳しいアプリケーションでも PCB の信頼性と耐久性が保証されます。
PCB 基板の Tg (ガラス転移温度) を高めると、基板の性能を大幅に向上させることができます。 Tg が高いということは、熱、化学薬品、湿気に対する耐性が優れていることを意味し、デバイスの全体的な安定性が向上します。 この改善は、ストレスの多い条件下でも確実に動作する必要がある電子機器にとって非常に重要です。
電力密度が高いために大量の熱を発生するデバイスは、高 Tg PCB の恩恵を受けることができます。 これらのボードは熱を効果的に管理するように設計されており、デバイスの機能と安全性が確保されます。 熱を放散するために大型の PCB を使用すると、設計や電力要件が変化する可能性がありますが、高 Tg PCB を使用することで、より効率的なソリューションが得られます。
エレクトロニクス産業の急速な成長に伴い、高Tg材料はコンピュータ、通信機器、精密機器などのさまざまな用途に広く利用されるようになりました。 エレクトロニクス製品の高機能化、多層化に伴い、プリント基板の基板材料にもより高い耐熱性が求められています。 などの高密度実装技術の出現と進歩 SMT および CMT の登場により、PCB は、特に薄型化、小開口、微細配線を伴う場合、耐熱性に優れた基板への依存度が高まっています。
さらに、高 Tg 材料は LED 照明業界で人気を集めています。 LED は、標準的な電子部品と比較してより多くの熱を発生します。 アルミニウム PCB などのメタルコア PCB は優れた放熱性を備えていますが、同じ構造設計でも、 FR-4ボード はるかに費用対効果が高くなります。
PCB の場合、Tg は、高温高圧下でさまざまな材料の層を積層する際にガラス繊維がアモルファスになる温度に相当します。 これは PCB の最高動作温度ではなく、PCBA が劣化する前の短時間耐えられる温度です。
内層イメージングを備えた銅張積層板 (FR4) は、PCB 製造で最も一般的に使用される材料ですが、剛性を高めるために積層される PREPRG 層の使用が必要です。 PCB の安定性を維持するには、PREPRG の剛性に必要な熱を FR4 Tg を超えずに加える必要があります。 標準 FR4 Tg は 130 ～ 140°C で、Tg 中央値は 150°C、高い Tg は 170°C を超えます。 高温状態では、高 Tg FR4 は標準 FR4 よりも熱と湿気に対する機械的耐性と化学的耐性が優れています。
温度変動は、PCB アセンブリ (PCBA) のパフォーマンスと信頼性に大きな影響を与える可能性があります。 PCB に使用される材料は温度の上昇とともに膨張し、機械的ストレスや微小亀裂の原因となる可能性があります。 これらの微小亀裂は、製造後に実施される電気テストでは検出されないことがよくあります。 適切に検出しないと、組み立て中または最終製品でさえも故障が発生し、信頼性の問題が発生する可能性があります。 さらに、RoHS 指令で義務付けられている鉛フリーはんだ合金への移行により、PCB のはんだ付け温度が上昇しました。 PCBA の完全性を確保するには、適切な機械的特性、特に選択したはんだ付けプロセスに適合する適切な Tg を備えた PCB を選択することが重要です。
プリント基板が Tg より 25 ℃以下の熱負荷に耐えられない場合、アプリケーションには高 Tg PCB が必要になります。 回路が 150°C で動作する必要がある場合は、Tg が 180°C 以上の材料が推奨されます。 このような要件は通常、宇宙アプリケーションで見られます。 さらに、製品が摂氏 130 度以上の範囲で動作する場合、高 Tg PCB により安全性も確保されます。 言うまでもなく、高 Tg PCB の主な理由は RoHS PCB への移行です。 そのため、鉛フリーはんだを流動させるにはより高い温度が必要となるため、PCB 業界はますます高 Tg 材料に移行しています。
| 材料 | Tg値 |
|---|---|
| FR370HR | 180°C |
| アイスピード | 180°C |
| N4380-13RF | 200°C |
| RO4350B | 280°C |
| RO4003C | 280°C |
| S1000-2/S1000-2B | 185°C |
| S1170G/S1170GB | 180°C |
| IT180A | 190°C |
標準 FR-4 材料と高 Tg 材料の違いは、高 Tg PCB 基板の方が機械的強度、寸法安定性、接着、吸水性、熱管理の点で優れた性能を発揮することです。 他にご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください お問い合わせ 当社の PCB 専門家は、高 tg PCB に適した材料の選択をお手伝いします。
