PCB de alta Tg
Las placas de circuito impreso deben ser resistentes al fuego y no pueden arder a cierta temperatura, sino que solo pueden ablandarse. El punto de temperatura en este momento se denomina temperatura de transición vítrea (Tg) y este valor está relacionado con la estabilidad dimensional de la placa PCB. Cuanto mayor sea el valor de TG, mejor será la resistencia térmica de la PCB.
Cuando la temperatura alcanza un valor determinado, el sustrato pasa del estado vítreo al estado de caucho, temperatura que se denomina temperatura de transición vítrea de la lámina (Tg). En otras palabras, la Tg es la temperatura máxima (°C) a la que se mantiene la temperatura del sustrato. Es decir, los materiales de sustrato de PCB comunes no solo presentan deformación, fusión y otros fenómenos a altas temperaturas, sino también una disminución drástica de sus propiedades mecánicas y eléctricas.

El aumento de la Tg del sustrato fortalecerá y mejorará las características de resistencia al calor, a la humedad, a los productos químicos y a la estabilidad de la resistencia de la placa de circuito impreso. Cuanto mayor sea el valor de TG, mejor será la temperatura y otras propiedades de la placa, especialmente en el proceso de fabricación sin plomo, donde se utiliza con mayor frecuencia una Tg alta.
Una alta Tg se refiere a una alta resistencia térmica. Con el rápido desarrollo de la industria electrónica, especialmente de los productos electrónicos representados por las computadoras, la evolución hacia una alta funcionalidad y una alta multicapa requiere una mayor resistencia térmica de los materiales de sustrato de PCB como garantía importante. La aparición y el desarrollo de tecnologías de montaje de alta densidad, como SMT y CMT, han hecho que las PCB dependan cada vez más de la alta resistencia térmica de los sustratos, en términos de pequeñas aperturas, circuitos finos y delgadez.
Por lo tanto, la diferencia entre el FR-4 general y el FR-4 de alta Tg radica en que, en caliente, especialmente al calentarse tras la absorción de humedad, la resistencia mecánica, la estabilidad dimensional, la adhesión, la absorción de agua, la descomposición térmica, la expansión térmica y otras características del material son diferentes. Los productos de alta Tg son, sin duda, mejores que los materiales de sustrato de PCB convencionales.
¿Por qué PCB de alta Tg?
PCB de alta Tg, es decir, cuando la temperatura aumenta a un cierto rango, el sustrato cambia de “estado sólido” a “estado de goma”, y este punto de temperatura se denomina temperatura de transición vítrea (Tg) de la placa de circuito.
La Tg representa la temperatura necesaria para que el material pase del estado sólido al de goma, medida en grados Celsius. Generalmente, la Tg del material es superior a 130 °C, mientras que la Tg alta suele ser superior a 170 °C y la media, de aproximadamente 150 °C. Los PCB con una Tg de 170 °C o superior se denominan PCB de alta Tg.
Alta conductividad térmica.
Los materiales con alta Tg poseen una alta conductividad térmica y pueden disipar el calor con mayor eficacia. Esta propiedad contribuye a mejorar la estabilidad y la fiabilidad de los dispositivos electrónicos, especialmente en entornos de trabajo de alta temperatura.
Alta resistencia al calor
Cuanto mayor sea el valor de Tg, mejor será la resistencia térmica del material. Los materiales con alta Tg mantienen un buen rendimiento y estabilidad en entornos de alta temperatura y son adecuados para entornos de trabajo de alta temperatura.
Excelentes propiedades mecánicas
Los materiales con alta Tg poseen alta resistencia y rigidez, y pueden soportar mayores tensiones mecánicas. Esta propiedad les permite mantener un rendimiento estable incluso en condiciones ambientales adversas.
Buenas propiedades eléctricas:
Los materiales con alta Tg presentan constantes dieléctricas y tangentes de pérdida más bajas, lo que contribuye a mejorar la calidad de la transmisión de la señal y la compatibilidad electromagnética. Esto es especialmente importante en aplicaciones de transmisión de señales de alta frecuencia y alta velocidad.
Material común de PCB de alta Tg
Objetos | Métodos | IT-180ATC |
Temperatura media (°C) | DSC | 175 |
T-288 (con 1 oz de Cu, mín.) | TMA | 20 |
Td-5%(℃ ) | Pérdida del 5% en TGA | 345 |
CTE (ppm/℃) | a1/a2 | 45/210 |
CTE (%), 50-260℃ | TMA | 2.7 |
Dk a 1 GHz (RC 50%) | IPC TM-650 2.5.5.13 | 4.1 |
Df a 1 GHz (RC 50%) | IPC TM-650 2.5.5.13 | 0.017 |
CTI (voltios) | IEC 60112 / UL 746 | CTI 3 (175-249) |
| Objetos | Método | Estado del producto | Unidad | Valor típico | |
|---|---|---|---|---|---|
| Tg | IPC-TM-650 2.4.24.4 | DMA | ℃ | 200 | |
| Tg | TMA | ℃ | 170 | ||
| Td | IPC-TM-650 2.4.24.6 | 5% en peso. pérdida | ℃ | 350 | |
| CTE (eje Z) | IPC-TM-650 2.4.24 | Antes de Tg | ppm/℃ | 45 | |
| Después de Tg | ppm/℃ | 210 | |||
| 50 260-℃ | % | 2.3 | |||
| T260 | IPC-TM-650 2.4.24.1 | TMA | min | > 60 | |
| T288 | IPC-TM-650 2.4.24.1 | TMA | min | 45 | |
| Estrés termal | IPC-TM-650 2.4.13.1 | 288 ℃, soldadura por inmersión | s | > 100 | |
| Resistividad de volumen | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Después de la resistencia a la humedad | MΩ.cm | 2.5E + 08 | |
| C-24/125 | MΩ.cm | 1.9E + 06 | |||
| Resistividad de superficie | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Después de la resistencia a la humedad | mes | 3.3E + 07 | |
| C-24/125 | mes | 2.4E + 06 | |||
| Resistencia al arco | IPC-TM-650 2.5.1 | D-48/50 + D-4 / 23 | s | 146 | |
| Ruptura dieléctrica | IPC-TM-650 2.5.6 | D-48/50 + D-4 / 23 | kV | > 45 | |
| Constante de disipación (Dk) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1GHz | - | 4.6 | |
| IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 4.8 | ||
| Factor de disipación (Df) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1GHz | - | 0.015 | |
| IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 0.009 | ||
| Resistencia al desprendimiento (lámina de cobre HTE de 1 oz) | IPC-TM-650 2.4.8 | A | N / mm | - | |
| Después del estrés térmico 288℃, 10 s | N/mm[lb/pulg.] | 1.25 [7.14] | |||
| 125 ℃ | N / mm | - | |||
| Fuerza flexible | LW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 530 |
| CW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 410 | |
| Absorción de agua | IPC-TM-650 2.6.2.1 | E-1/105+D-24/23 | % | 0.07 | |
| CTI | IEC60112 | A | Valoración | PLC 3 | |
| inflamabilidad | UL94 | C-48/23/50 | Valoración | V-0 | |
| C-24/125 | Valoración | V-0 | |||
observaciones:
1. Hoja de especificaciones: IPC-4101/126, es sólo para su referencia.
2. Todos los valores típicos se basan en la muestra de 1.6 mm (16*2116).
| Objetos | Método | Estado del producto | Unidad | Valor típico | |
|---|---|---|---|---|---|
| Tg | IPC-TM-650 2.4.25 | DSC | ℃ | 180 | |
| IPC-TM-650 2.4.24.4 | DMA | ℃ | 185 | ||
| Td | IPC-TM-650 2.4.24.6 | 5% en peso. pérdida | ℃ | 345 | |
| CTE (eje Z) | IPC-TM-650 2.4.24 | Antes de Tg | ppm/℃ | 45 | |
| Después de Tg | ppm/℃ | 220 | |||
| 50 260-℃ | % | 2.8 | |||
| T260 | IPC-TM-650 2.4.24.1 | TMA | min | 60 | |
| T288 | IPC-TM-650 2.4.24.1 | TMA | min | 20 | |
| T300 | IPC-TM-650 2.4.24.1 | TMA | min | 5 | |
| Estrés termal | IPC-TM-650 2.4.13.1 | 288 ℃, soldadura por inmersión | - | 100S Sin delaminación | |
| Resistividad de volumen | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Después de la resistencia a la humedad | MΩ.cm | 2.2 x 108 | |
| C-24/125 | MΩ.cm | 4.5 x 106 | |||
| Resistividad de superficie | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Después de la resistencia a la humedad | mes | 7.9 x 107 | |
| C-24/125 | mes | 1.7 x 106 | |||
| Resistencia al arco | IPC-TM-650 2.5.1 | D-48/50 + D-4 / 23 | s | 100 | |
| Ruptura dieléctrica | IPC-TM-650 2.5.6 | D-48/50 + D-4 / 23 | kV | 63 | |
| Constante de disipación (Dk) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 4.8 | |
| IEC-61189 2 721- | 10GHz | - | - | ||
| Factor de disipación (Df) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 0.013 | |
| IEC-61189 2 721- | 10GHz | - | - | ||
| Resistencia al desprendimiento (lámina de cobre HTE de 1 oz) | IPC-TM-650 2.4.8 | A | N / mm | - | |
| Después del estrés térmico 288℃, 10 s | N / mm | 1.38 | |||
| 125 ℃ | N / mm | 1.07 | |||
| Fuerza flexible | LW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 562 |
| CW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 518 | |
| Absorción de agua | IPC-TM-650 2.6.2.1 | E-1/105+D-24/23 | % | 0.10 | |
| CTI | IEC60112 | A | Valoración | PLC 3 | |
| inflamabilidad | UL94 | C-48/23/50 | Valoración | V-0 | |
| C-24/125 | Valoración | V-0 | |||
observaciones:
- Hoja de especificaciones: IPC-4101/126, es sólo para su referencia.
- Todos los valores típicos se basan en la muestra de 1.6 mm, mientras que la Tg es para una muestra ≥0.50 mm.
Explicación: C=Acondicionamiento de humedad, D=Acondicionamiento de inmersión en agua destilada, E=Acondicionamiento de temperatura
El primer dígito que sigue a la letra indica la duración del preacondicionamiento en horas, el segundo dígito la temperatura de preacondicionamiento en ℃ y el tercer dígito la humedad relativa.
| Objetos | Método | Estado del producto | Unidad | Valor típico | |
|---|---|---|---|---|---|
| Tg | IPC-TM-650 2.4.25 | DSC | ℃ | 180 | |
| IPC-TM-650 2.4.24.4 | DMA | ℃ | 185 | ||
| Td | IPC-TM-650 2.4.24.6 | 5% en peso. pérdida | ℃ | 355 | |
| CTE (eje Z) | IPC-TM-650 2.4.24 | Antes de Tg | ppm/℃ | 41 | |
| Después de Tg | ppm/℃ | 208 | |||
| 50 260-℃ | % | 2.4 | |||
| T260 | IPC-TM-650 2.4.24.1 | TMA | min | > 60 | |
| T288 | IPC-TM-650 2.4.24.1 | TMA | min | 30 | |
| T300 | IPC-TM-650 2.4.24.1 | TMA | min | 15 | |
| Estrés termal | IPC-TM-650 2.4.13.1 | 288 ℃, soldadura por inmersión | s | > 100 | |
| Resistividad de volumen | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Después de la resistencia a la humedad | MΩ.cm | 8.7E+08 | |
| C-24/125 | MΩ.cm | 7.2E+06 | |||
| Resistividad de superficie | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Después de la resistencia a la humedad | mes | 2.2E+07 | |
| C-24/125 | mes | 8.6E+06 | |||
| Resistencia al arco | IPC-TM-650 2.5.1 | D-48/50 + D-4 / 23 | s | 133 | |
| Ruptura dieléctrica | IPC-TM-650 2.5.6 | D-48/50 + D-4 / 23 | kV | > 45 | |
| Constante de disipación (Dk) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1GHz | - | 4.6 | |
| IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 4.9 | ||
| Factor de disipación (Df) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1GHz | - | 0.018 | |
| IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 0.015 | ||
| Resistencia al desprendimiento (lámina de cobre HTE de 1 oz) | IPC-TM-650 2.4.8 | A | N / mm | - | |
| Después del estrés térmico 288℃, 10 s | N/mm[lb/pulg.] | 1.3 [7.43] | |||
| 125 ℃ | N / mm | ||||
| Fuerza flexible | LW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 567 |
| CW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 442 | |
| Absorción de agua | IPC-TM-650 2.6.2.1 | E-1/105+D-24/23 | % | 0.08 | |
| CTI | IEC60112 | A | Valoración | PLC 3 | |
| inflamabilidad | UL94 | C-48/23/50 | Valoración | V-0 | |
| C-24/125 | Valoración | V-0 | |||
observaciones:
1. Hoja de especificaciones: IPC-4101/126, es sólo para su referencia.
2. Todos los valores típicos se basan en la muestra de 1.6 mm (8*7628).
| Propiedad | Valores típicos |
|---|---|
| Tg (DMA) | 190 ° C |
| Tg (DSC) | 180 ° C |
| Tg (TMA) | 170 ° C |
| Td (TGA) | 340 ° C |
| Eje z del CTE (50 a 260 °C) | 2.7% |
| T-260/T288 | >60 min/ >15 min |
| Permitividad a 1 GHz (RC 50 %) | 4.3 |
| Tangente de pérdida a 1 GHz (RC 50 %) | 0.018 |
- Aprobaciones de la industria
- Designación de tipo IPC-4101E: /98, /99, /101, /126
- Servicios de validación IPC-4101E/126 con certificación QPL
- Designación UL – Grado ANSI: FR-4.0
- Número de archivo UL: E189572
- Clasificación de inflamabilidad: 94V-0
- Temperatura máxima de funcionamiento: 130 °C
- Disponibilidad estándar
- Espesor: 0.002”[0.05 mm] a 0.062”[1.58 mm], disponible en forma de lámina o panel
- Revestimiento de lámina de cobre: 1/8 a 12 oz (HTE) para revestimiento; 1/8 a 3 oz (HTE) para lados dobles y H a 2 oz (MLS)
- Preimpregnados: disponibles en forma de rollo o panel
- Estilos de vidrio: 106, 1080, 2113, 2116, 1506 y 7628, etc.
