ما هو مركب ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي التسارع؟
ما هي درجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg)؟
درجة حرارة الانتقال الزجاجي، وتسمى Tg, هو أحد أهم خواص المواد البلاستيكية والإيبوكسي. يُظهر Tg أيضًا جودة قماش الألياف الزجاجية المستخدمة في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بالمقارنة مع HDT (درجة حرارة الانحراف الحراري)، فإن Tg ليست دائمًا أكثر أهمية، لكنها لا تزال مهمة. Tg هي درجة الحرارة عندما تكتسب السلاسل الطويلة في البلاستيك حركة قطعية أكبر.
عندما تكون درجة حرارة الاستخدام أقل من Tg، تتجمد حركة أجزاء سلسلة البوليمر في الغالب. تُظهر المادة بنية أكثر ترتيبًا تشبه الشبكة. يكون البلاستيك صلبًا وقاسيًا وهشًا. نطلق على ذلك اسم الحالة الزجاجية.
عندما تكون درجة حرارة الاستخدام أعلى من درجة حرارة Tg، تتمتع أجزاء سلسلة البوليمر بحرية أكبر في الحركة. يصبح البلاستيك أكثر ليونة ومرونة. نطلق على ذلك اسم حالة مطاطية.
إذن Tg هي درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة من زجاجية إلى مطاطية. Tg هي أعلى درجة حرارة تحافظ عندها الركيزة على صلابتها. وبعبارة أخرى، فإن مواد ركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور العادية سوف تلين أو تتشوه أو حتى تذوب عند درجة حرارة عالية. وفي الوقت نفسه، تنخفض خواصها الميكانيكية والكهربائية بسرعة.
Tg وسلوك المجلس
يمثل Tg تغيرًا واضحًا في سلوك المادة. تحت Tg، يحافظ اللوح على شكله وقوته الميكانيكية. أما أعلى من Tg، فقد ينحني اللوح ويفقد صلابته. يؤثر هذا التغيير أيضًا على الخواص الكهربائية. يمكن أن يتغير فقدان العزل الكهربائي وسلوك العزل مع تحرك درجة الحرارة عبر Tg. بالنسبة لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتجميعه، تساعد معرفة درجة حرارة اللوح في اختيار المواد والعمليات المناسبة.
فئات قيم ثنائي الفينيل متعدد الكلور Tg
يقسم المصنعون مواد الألواح حسب نطاقات Tg. المجموعات النموذجية هي:
- ألواح Tg العادية: 130 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية. أمثلة: KB-6164F (140 درجة مئوية)، S1141 (140 درجة مئوية).
- ألواح Tg المتوسطة: 150 درجة مئوية إلى 170 درجة مئوية. أمثلة: KB-6165F (150 درجة مئوية)، S1141-150 (150 درجة مئوية).
- ألواح ذات درجة حرارة عالية (تكلفة أعلى): 170 درجة مئوية فأكثر. أمثلة: KB-6167F (170 درجة مئوية)، S1170 (170 درجة مئوية).
ملاحظة: بالنسبة لبعض المنتجات الاستهلاكية والشبكية، كان S1141 شائعًا. في تقارير مراقبة الجودة يظهر أحيانًا Tg = 130 درجة مئوية وأحيانًا Tg = 135 درجة مئوية. وهذا يوضح أن الاختبار وتسمية الدرجة يمكن أن يختلف.
مزايا المواد عالية الجاذبية
- ثبات أعلى: إذا قمت برفع درجة حرارة ركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، فإنك ترفع أيضًا مقاومة الحرارة والمقاومة الكيميائية ومقاومة الرطوبة وثبات الجهاز.
- أفضل لتصميمات ذات كثافة طاقة عالية: إذا كان الجهاز يحتوي على كثافة طاقة عالية وتوليد حرارة كبيرة، تساعد مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية Tg في إدارة الحرارة.
- مرونة التصميم: مع الخصائص الحرارية الأفضل، يمكنك تغيير حجم اللوحة أو تخطيطها مع الاستمرار في تلبية احتياجات الطاقة والحرارة. يمكنك استخدام مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أكبر أو تجميعات مختلفة عندما تتم إدارة الحرارة بشكل أفضل.
- مثالية لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الكثافة: الألواح متعددة الطبقات وألواح HDI كثيفة. فهي تخلق مستويات حرارة أعلى. تساعد الألواح عالية الكثافة في الحفاظ على التصنيع وموثوقية المنتج.
- مقاومة محسنة: عندما يرتفع Tg، تتحسن مقاومة اللوح للحرارة والرطوبة والمواد الكيميائية. كما يتحسن الاستقرار في الخدمة.
- أفضل للحام الخالي من الرصاص: تستخدم إعادة التدفق الخالي من الرصاص درجات حرارة أعلى. وتتعامل الألواح ذات درجة حرارة Tg الأعلى مع درجات الحرارة هذه بشكل أفضل.
- انخفاض الاعوجاج في SMT: المواد عالية Tg عالية التشوه أقل أثناء SMT وإعادة التدفق. فهي تعطي موثوقية أعلى. تكون المخاطر مثل التشقق في درجات الحرارة العالية وتقرحات النحاس أقل من الألواح منخفضة الزئبق. في المعالجة العادية، يمكن أن تبدو المواد عالية الزئبق أكثر هشاشة، ولكن في درجات الحرارة العالية تكون قوتها وثبات أبعادها (سلوك CTE) أفضل من المواد منخفضة الزئبق.
أداء مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي التوتر
مع النمو السريع في مجال الإلكترونيات، تُستخدم المواد عالية المقاومة للحرارة على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الاتصالات والأدوات الدقيقة ومعدات الاختبار. للوصول إلى وظائف أعلى والمزيد من الطبقات، تحتاج ركائز ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى مقاومة أعلى للحرارة كمتطلب أساسي. وأيضًا، مع التجميع عالي الكثافة مثل SMT وتقنيات تركيب الرقائق، ومع الاتجاهات نحو الألواح الأقل سمكًا والثقوب الأصغر والتوجيه الدقيق، تصبح مقاومة حرارة الركيزة أمرًا بالغ الأهمية.
يظهر الفرق بين FR-4 النموذجي وFR-4 عالي التسخين بعدة طرق. تختلف كل من القوة الميكانيكية والالتصاق وامتصاص الماء وثبات الأبعاد والسلوك الحراري بعد امتصاص الرطوبة. في ظل الإجهاد الحراري والتمدد الحراري، تحافظ الألواح عالية الزئبق على شكلها وتعمل بشكل أفضل. ولهذا السبب، ارتفع الطلب على الألواح عالية الزئبق. كما أن سعرها أعلى من الألواح القياسية.
المواد عالية Tg شائعة في إضاءة LED. تبدد حزم LED حرارة أكثر من الأجزاء العادية. يمكن أن تكون اللوحة FR-4 ذات الهيكل الصحيح أرخص بكثير من اللوح المعدني الأساسي وتظل تلبي الاحتياجات الحرارية في بعض التصميمات.
لماذا نستخدم FR-4 لصنع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية التحمل؟
تحتاج بعض التطبيقات إلى مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي تعمل عند درجة حرارة 200 درجة مئوية أو أعلى. للعمل بشكل موثوق في درجات الحرارة هذه، يجب أن نستخدم مواد مصنوعة لدرجات الحرارة العالية. أحد الخيارات الشائعة هو FR-4. يمكن لألواح FR-4 ذات درجة الحرارة العالية أن تتعامل مع درجات حرارة انتقال زجاجية أعلى بكثير ولا تزال تعطي خصائص مفيدة:
- تحكم محسّن في المعاوقة.
- إدارة حرارية أفضل.
- انخفاض امتصاص الرطوبة.
- أداء مستقر في الخدمة.
FR-4 عبارة عن إيبوكسي مقوى بالألياف الزجاجية مثبط للهب. وله العديد من المزايا التي تناسب احتياجات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي التجهيز:
- يقاوم العديد من دورات التصفيح ويناسب عمليات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المعقدة.
- يدعم التجميع الخالي من الرصاص.
- أنواع FR-4 كثيرة. هناك أنواع PTFE، وPTFE المملوءة بالسيراميك، وقواعد هيدروكربونية حرارية. يمكنك الاختيار حسب الحاجة.
FR-4 الخصائص الخاصة
يوفر FR-4 نقاط قوة رئيسية للاستخدامات عالية الطلب:
- أداء كهربائي جيد: هذا يحافظ على جودة الإشارة في التردد العالي ودرجة الحرارة العالية.
- ويمكنه التعامل مع عمليات الحفر الخاصة وعمليات الثقب العابر المطلي (PTH) للوحات المعقدة.
- موثوقية PTH جيدة: يقلل ذلك من خطر تعطل التوصيل في درجات الحرارة العالية.
- التكلفة أقل من العديد من المواد الراقية بينما الأداء جيد.
- عامل التبدد المستقر (Df) مقارنة ببعض المواد الأخرى. وهذا يقلل من فقدان الإشارة.
- مقاومة جيدة للمواد الكيميائية لمقاومة المواد الكيميائية المعالجة والتعرض الميداني.
- مقاومة الصدمات والاهتزازات، بالإضافة إلى مقاومة اللهب: جعل الألواح أكثر أماناً في الاستخدام الخشن.
- يناسب تصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي تحتاج إلى تحكم محكم في المعاوقة للإشارات عالية السرعة.
مجالات استخدامات ثنائي الفينيل متعدد الكلور FR-4 عالي التحمل
نظرًا لأن ألواح FR-4 ذات درجة الحرارة العالية تتعامل مع الحرارة بشكل جيد، فإنها تخدم العديد من الصناعات التي تحتاج إلى سلوك حراري مستقر. وتشمل المجالات النموذجية ما يلي:
- الحوسبة والتخزين والأجهزة الطرفية.
- الإلكترونيات الاستهلاكية.
- أنظمة الشبكات والاتصالات.
- الفضاء والدفاع.
- الأجهزة الطبية.
- التحكم الصناعي والأدوات الصناعية.
- السيارات والنقل.
كيفية اختيار مادة FR-4 المناسبة
هناك العديد من متغيرات FR-4. يعد اختيار النوع المناسب أمرًا أساسيًا لأن اختيار المواد يحدد الاستقرار النهائي لثنائي الفينيل متعدد الكلور وأفضل أداء. قبل اختيار الركيزة، تحقق من هذه العوامل:
- ثابت العزل الكهربائي: يؤثر على سرعة الإشارة ومقاومتها.
- مماس الخسارة أو عامل التبدد: يؤثر على فقدان الإشارة.
- التوصيل الحراري: يؤثر على إزالة الحرارة.
- درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg): هذا هو المؤشر الأساسي الذي يحدد الحد الأعلى للحرارة.
- معامل التمدد الحراري (CTE): يؤثر على ثبات الأبعاد في درجات الحرارة العالية.
- الخواص الكهربائية مثل مقاومة العزل وجهد الانهيار.
متى تحتاج إلى مركب ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الجاذبية؟
إذا كان يجب أن تتحمل اللوح الخاص بك أحمالاً حرارية تصل إلى حوالي Tg + 25 درجة مئوية، فأنت بحاجة إلى مادة ذات درجة حرارة عالية. إذا كان المنتج يعمل عند درجة حرارة 130 درجة مئوية أو أعلى، فإن الألواح ذات درجة الحرارة العالية تضيف الأمان والموثوقية. المحرك الرئيسي هو اللحام الخالي من الرصاص. تستخدم العمليات الخالية من الرصاص درجات حرارة قصوى أعلى. لهذا السبب، يستخدم العديد من صانعي ثنائي الفينيل متعدد الكلور الآن مواد ذات درجة حرارة عالية.
الاستخدامات النموذجية لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الجرعة
إذا كان المنتج يحتوي على كثافة طاقة أعلى وستؤثر الحرارة على المبدد الحراري أو الأجزاء الأخرى، فإن الألواح ذات درجة الحرارة العالية Tg تعتبر خيارًا جيدًا. مع تزايد شعبية الألواح ذات درجة الحرارة العالية، ستراها حيث تعمل الإلكترونيات في درجات حرارة أعلى. تقدم PHILIFAST ألواح ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الحرارة لتلبية العديد من احتياجات الصناعة وتلبية مواصفات العملاء مع فترات زمنية قصيرة. تشمل أمثلة التطبيقات ما يلي:
- البوابات وأجهزة التوجيه.
- قارئات وعلامات تعريف الترددات اللاسلكية.
- محولات الطاقة.
- لوحات الهوائي والترددات اللاسلكية.
- أجهزة إعادة الإرسال والتعزيز اللاسلكي.
- خدمات التصنيع التعاقدية (PCBA للعملاء).
- وحدات تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) ووحدات تحكم منخفضة التكلفة.
- لوحات تطوير الأنظمة المدمجة.
- أنظمة الكمبيوتر المدمجة.
- وحدات طاقة التيار المتردد ووحدات الإمداد بالطاقة.
مواد PHILIFIFAST عالية الجاذبية
تقوم PHILIFAST بتخزين واستخدام العديد من المواد عالية Tg والمواد ذات الصلة. فيما يلي الأسماء والأنواع الشائعة المستخدمة في الصناعة. هذه الأسماء هي أسماء تجارية ورموز درجات من موردي الراتنج والصفائح.
| فئة المواد | نماذج محددة/أسماء تجارية محددة |
|---|---|
| FR-4 (خالي من الهالوجين) عالي Tg-4 (خالي من الهالوجين) | شنجيي S1165، كينج بورد HF-170 |
| عادي Tg FR-4 (خالي من الهالوجين) | Shengyi S1155, KB-6165G |
| أنواع CTI العالية | Shengyi S1600L و KB-6165GC و KB-6169GT |
| رتب أخرى عالية Tg FR-4 والأسماء التجارية الأخرى | FR408, FR408HR, IS410, FR406, FR406, GETEK, PCL-370HR; S1000-2, IT180A, IT-150DA; N4000-13, N4000-13EP, N4000-13SI, N4000-13EP SI; Megtron4, Megtron6 (Panasonic); EM-827 (Taiguang); GA-170 (Hongren); NP-180 (نانيا)؛ TU-752، TU-662 (تاياوياو)؛ TU-872؛ MCL-BE-67G(H)؛ MCL-E-679(W)؛ MCL-E-679F(J) (هيتاشي) والدرجات ذات الصلة مثل IT180A، GETEK، PCL-370HR، سلسلة N4000-13، S1000-2 وS1000-2M |
تغطي هذه القوائم العديد من الرقائق التجارية والمواد المسبقة التجهيز المستخدمة في الألواح عالية Tg والألواح عالية الأداء. يمكنك اختيار درجة حسب بيانات الاختبار واحتياجات العملية الخاصة بك.
ملاحظات المعالجة والموثوقية الرئيسية
- تقاوم المواد عالية التدفق ودورات التصفيح المتعددة. وهذا يساعد في عمليات التصنيع المعقدة متعددة الطبقات.
- يقلل ارتفاع Tg من فرصة حدوث تشقق أثناء الدورات الحرارية، ولكن لا يزال عليك التحكم في متغيرات العملية مثل الضغط، وملء درجة الحرارة، وملء الراتنج.
- امتصاص الرطوبة مهم. حتى المواد التي تحتوي على نسبة عالية من الرطوبة يمكن أن تمتص الرطوبة. ولا تزال إجراءات التجفيف والتخزين مهمة للتجميع الموثوق.
- تطابق CTE مهم. يجب أن تتطابق CTE للوحة مع سلوك المكوّن والرقائق لتقليل إجهاد وصلة اللحام، خاصةً بالنسبة للوحات BGA والرقائق الكبيرة.
- بالنسبة للمبادرة عالية الدقة والأعمال ذات الحواف الدقيقة، اختر المواد ذات العازل المستقر والفاقد المنخفض لسلامة الإشارة.
الملخص
Tg هي درجة الحرارة التي يتغير فيها البلاستيك من الصلابة والزجاجية إلى اللين والمطاطية. تحافظ مواد ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات درجة الحرارة العالية على الهيكل والوظيفة في درجات حرارة أعلى. وهي تساعد في اللحام الخالي من الرصاص، وكثافة الطاقة العالية، واحتياجات التصميم الضيقة مثل تعدد الطبقات وHDI. تظل FR-4 خيارًا شائعًا وفعالاً من حيث التكلفة للوحات عالية Tg. يجب عليك اختيار درجة المواد التي تناسب احتياجاتك الكهربائية والحرارية والميكانيكية. توفر شركة PHILIFAST العديد من الخيارات ذات درجة Tg العالية لتلبية متطلبات الصناعة المختلفة.