PCB à haute Tg
Les circuits imprimés doivent être ignifuges et ne peuvent pas brûler à une certaine température, mais seulement se ramollir. La température à ce stade est appelée température de transition vitreuse (Tg), et cette valeur est liée à la stabilité dimensionnelle du circuit imprimé. Plus la valeur de Tg est élevée, meilleure est la résistance thermique du circuit imprimé.
Lorsque la température atteint une certaine valeur, le substrat passe de l'état vitreux à l'état caoutchouté. Cette température est appelée température de transition vitreuse de la feuille (Tg). Autrement dit, Tg est la température maximale (℃) à laquelle la température du substrat est maintenue. Autrement dit, les substrats de circuits imprimés ordinaires produisent non seulement des déformations, des fusions et d'autres phénomènes à haute température, mais aussi une forte dégradation de leurs propriétés mécaniques et électriques.

L'augmentation de la température de transition vitreuse (Tg) du substrat renforce et améliore les caractéristiques de résistance à la chaleur, à l'humidité, aux produits chimiques et à la stabilité de la carte de circuit imprimé. Plus la valeur de Tg est élevée, meilleures sont la température et les autres propriétés de la carte, notamment dans le processus de fabrication sans plomb, où une Tg élevée est plus largement utilisée.
Une Tg élevée correspond à une résistance thermique élevée. Avec le développement rapide de l'industrie électronique, notamment des produits électroniques comme les ordinateurs, l'évolution vers une fonctionnalité élevée et un multicouche élevé exige une résistance thermique accrue des substrats de circuits imprimés (PCB). L'émergence et le développement des technologies de montage haute densité (CMS et CMT) ont rendu les circuits imprimés de plus en plus dépendants de la résistance thermique élevée des substrats, notamment en termes de petites ouvertures, de circuits fins et de finesse.
Par conséquent, la différence entre le FR-4 standard et le FR-4 à haute température de transition vitreuse réside dans le fait qu'à chaud, notamment après absorption d'humidité, la résistance mécanique, la stabilité dimensionnelle, l'adhérence, l'absorption d'eau, la décomposition thermique, la dilatation thermique et d'autres conditions du matériau sont différentes. Les produits à haute température de transition vitreuse sont nettement supérieurs aux substrats de circuits imprimés ordinaires.
Pourquoi un PCB à Tg élevé ?
PCB à Tg élevé, c'est-à-dire que lorsque la température monte jusqu'à une certaine plage, le substrat passe de « solide » à « l'état de caoutchouc », et ce point de température est appelé température de transition vitreuse (Tg) du circuit imprimé.
La Tg représente la température requise pour que le matériau passe de l'état solide à l'état caoutchouteux, mesurée en degrés Celsius. Généralement, la Tg du matériau est supérieure à 130 °C, tandis qu'une Tg élevée est généralement supérieure à 170 °C et une Tg moyenne est d'environ 150 °C. Les PCB dont la Tg est supérieure ou égale à 170 °C sont généralement appelés PCB à Tg élevée.
Haute conductivité thermique
Les matériaux à Tg élevé présentent une conductivité thermique élevée et une meilleure dissipation de la chaleur. Cette propriété contribue à améliorer la stabilité et la fiabilité des appareils électroniques, notamment dans les environnements de travail à haute température.
Haute résistance à la chaleur
Plus la valeur Tg est élevée, meilleure est la résistance thermique du matériau. Les matériaux à Tg élevée offrent de bonnes performances et une bonne stabilité dans les environnements à haute température et sont adaptés aux environnements de travail à haute température.
Excellentes propriétés mécaniques
Les matériaux à Tg élevé présentent une résistance et une rigidité élevées et peuvent supporter des contraintes mécaniques importantes. Cette propriété leur permet de maintenir des performances stables même dans des conditions environnementales difficiles.
Bonnes propriétés électriques :
Les matériaux à Tg élevé présentent des constantes diélectriques et des tangentes de perte plus faibles, ce qui améliore la qualité de transmission du signal et la compatibilité électromagnétique. Ceci est particulièrement important dans les applications de transmission de signaux haute fréquence et haut débit.
Matériau PCB commun à Tg élevé
Articles | Méthodologie | IT-180ATC |
Tg (°C) | DSC | 175 |
T-288 (avec 1 oz Cu, min) | TMA | 20 |
Td-5%(℃ ) | TGA 5% de perte | 345 |
CDT (ppm/℃) | a1/a2 | 45/210 |
CDT (%), 50-260℃ | TMA | 2.7 |
Dk à 1 GHz (RC 50%) | IPC TM-650 2.5.5.13 | 4.1 |
Df à 1 GHz (RC 50%) | IPC TM-650 2.5.5.13 | 0.017 |
CTI (Volts) | CEI 60112 / UL 746 | CTI 3 (175-249) |
| Articles | Méthode | État | Unité | Valeur typique | |
|---|---|---|---|---|---|
| Tg | IPC-TM-650 2.4.24.4 | DMA | ℃ | 200 | |
| Tg | TMA | ℃ | 170 | ||
| Td | IPC-TM-650 2.4.24.6 | 5 % de perte en poids | ℃ | 350 | |
| CTE (axe Z) | IPC-TM-650 2.4.24 | Avant Tg | ppm/℃ | 45 | |
| Après 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 | |
| Stress thermique | IPC-TM-650 2.4.13.1 | 288℃, immersion de soudure | s | > 100 | |
| résistivité volumique | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Après résistance à l'humidité | MΩ.cm | 2.5E + 08 | |
| F-24/125 | MΩ.cm | 1.9E + 06 | |||
| Résistivité de surface | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Après résistance à l'humidité | MΩ | 3.3E + 07 | |
| F-24/125 | MΩ | 2.4E + 06 | |||
| Résistance à l'arc | IPC-TM-650 2.5.1 | J-48/50+D-4/23 | s | 146 | |
| Panne diélectrique | IPC-TM-650 2.5.6 | J-48/50+D-4/23 | kV | > 45 | |
| Constante de dissipation (Dk) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1GHz | - | 4.6 | |
| IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 4.8 | ||
| Facteur de dissipation (Df) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1GHz | - | 0.015 | |
| IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 0.009 | ||
| Résistance au pelage (feuille de cuivre HTE de 1 oz) | IPC-TM-650 2.4.8 | A | N / mm | - | |
| Après contrainte thermique 288℃, 10 s | N/mm[lb/po] | 1.25 [7.14] | |||
| 125 ℃ | N / mm | - | |||
| Résistance à la flexion | LW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 530 |
| CW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 410 | |
| Absorption d'eau | IPC-TM-650 2.6.2.1 | E-1/105+D-24/23 | % | 0.07 | |
| CTI | IEC60112 | A | Note | PLC 3 | |
| Inflammabilité | UL94 | C-48/23/50 | Note | V-0 | |
| F-24/125 | Note | V-0 | |||
Remarques:
1. Fiche technique : IPC-4101/126, à titre indicatif uniquement.
2. Toutes les valeurs typiques sont basées sur un échantillon de 1.6 mm (16*2116).
| Articles | Méthode | État | Unité | Valeur typique | |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 % de perte en poids | ℃ | 345 | |
| CTE (axe Z) | IPC-TM-650 2.4.24 | Avant Tg | ppm/℃ | 45 | |
| Après 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 | |
| Stress thermique | IPC-TM-650 2.4.13.1 | 288℃, immersion de soudure | - | 100S sans délaminage | |
| résistivité volumique | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Après résistance à l'humidité | MΩ.cm | 2.2 x 108 | |
| F-24/125 | MΩ.cm | 4.5 x 106 | |||
| Résistivité de surface | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Après résistance à l'humidité | MΩ | 7.9 x 107 | |
| F-24/125 | MΩ | 1.7 x 106 | |||
| Résistance à l'arc | IPC-TM-650 2.5.1 | J-48/50+D-4/23 | s | 100 | |
| Panne diélectrique | IPC-TM-650 2.5.6 | J-48/50+D-4/23 | kV | 63 | |
| Constante de dissipation (Dk) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 4.8 | |
| IEC 61189-2-721 | 10GHz | - | - | ||
| Facteur de dissipation (Df) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 0.013 | |
| IEC 61189-2-721 | 10GHz | - | - | ||
| Résistance au pelage (feuille de cuivre HTE 1 oz) | IPC-TM-650 2.4.8 | A | N / mm | - | |
| Après contrainte thermique 288℃, 10 s | N / mm | 1.38 | |||
| 125 ℃ | N / mm | 1.07 | |||
| Résistance à la flexion | LW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 562 |
| CW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 518 | |
| Absorption d'eau | IPC-TM-650 2.6.2.1 | E-1/105+D-24/23 | % | 0.10 | |
| CTI | IEC60112 | A | Note | PLC 3 | |
| Inflammabilité | UL94 | C-48/23/50 | Note | V-0 | |
| F-24/125 | Note | V-0 | |||
Remarques:
- Fiche technique : IPC-4101/126, à titre indicatif uniquement.
- Toutes les valeurs typiques sont basées sur un échantillon de 1.6 mm, tandis que le Tg est pour un échantillon ≥ 0.50 mm.
Explication : C = Conditionnement d'humidité, D = Conditionnement par immersion dans de l'eau distillée, E = Conditionnement de température
Le premier chiffre suivant la lettre indique la durée du préconditionnement en heures, le deuxième chiffre la température de préconditionnement en ℃ et le troisième chiffre l'humidité relative.
| Articles | Méthode | État | Unité | Valeur typique | |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 % de perte en poids | ℃ | 355 | |
| CTE (axe Z) | IPC-TM-650 2.4.24 | Avant Tg | ppm/℃ | 41 | |
| Après 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 | |
| Stress thermique | IPC-TM-650 2.4.13.1 | 288℃, immersion de soudure | s | > 100 | |
| résistivité volumique | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Après résistance à l'humidité | MΩ.cm | 8.7E+08 | |
| F-24/125 | MΩ.cm | 7.2E+06 | |||
| Résistivité de surface | IPC-TM-650 2.5.17.1 | Après résistance à l'humidité | MΩ | 2.2E+07 | |
| F-24/125 | MΩ | 8.6E+06 | |||
| Résistance à l'arc | IPC-TM-650 2.5.1 | J-48/50+D-4/23 | s | 133 | |
| Panne diélectrique | IPC-TM-650 2.5.6 | J-48/50+D-4/23 | kV | > 45 | |
| Constante de dissipation (Dk) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1GHz | - | 4.6 | |
| IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 4.9 | ||
| Facteur de dissipation (Df) | IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1GHz | - | 0.018 | |
| IPC-TM-650 2.5.5.9 | 1MHz | - | 0.015 | ||
| Résistance au pelage (feuille de cuivre HTE de 1 oz) | IPC-TM-650 2.4.8 | A | N / mm | - | |
| Après contrainte thermique 288℃, 10 s | N/mm[lb/po] | 1.3 [7.43] | |||
| 125 ℃ | N / mm | ||||
| Résistance à la flexion | LW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 567 |
| CW | IPC-TM-650 2.4.4 | A | MPa | 442 | |
| Absorption d'eau | IPC-TM-650 2.6.2.1 | E-1/105+D-24/23 | % | 0.08 | |
| CTI | IEC60112 | A | Note | PLC 3 | |
| Inflammabilité | UL94 | C-48/23/50 | Note | V-0 | |
| F-24/125 | Note | V-0 | |||
Remarques:
1. Fiche technique : IPC-4101/126, à titre indicatif uniquement.
2. Toutes les valeurs typiques sont basées sur un échantillon de 1.6 mm (8*7628).
| Propriétés | Les valeurs typiques |
|---|---|
| Tg (DMA) | 190 ° C |
| Tg (DSC) | 180 ° C |
| Tg (TMA) | 170 ° C |
| TD (TGA) | 340 ° C |
| CTE axe z (50 à 260 °C) | 2.7 % |
| T-260/ T288 | >60 min/ >15 min |
| Permittivité à 1 GHz (RC 50 %) | 4.3 |
| Tangente de perte à 1 GHz (RC 50 %) | 0.018 |
- Approbations de l'industrie
- IPC-4101E Désignation du type : /98, /99, /101, /126
- Services de validation certifiés QPL IPC-4101E/126
- Désignation UL – Grade ANSI : FR-4.0
- Numéro de dossier UL : E189572
- Indice d'inflammabilité : 94V-0
- Température de fonctionnement maximale : 130 °C
- Disponibilité standard
- Épaisseur : 0.002 po [0.05 mm] à 0.062 po [1.58 mm], disponible sous forme de feuille ou de panneau
- Revêtement en feuille de cuivre : 1/8 à 12 oz (HTE) pour les revêtements superposés ; 1/8 à 3 oz (HTE) pour les doubles faces et H à 2 oz (MLS)
- Préimprégnés : disponibles sous forme de rouleaux ou de panneaux
- Styles de verre : 106, 1080, 2113, 2116, 1506 et 7628 etc.
