と呼ばれるガラス転移温度。 Tg, Tgは、プラスチックやエポキシ材料の最も重要な特性のひとつである。Tgは、プリント基板に使用されるガラス繊維クロスの品質も示します。HDT（熱変形温度）と比べると、Tgは必ずしも重要ではないが、それでもなお重要である。Tgは、プラスチック中の長鎖がより大きなセグメント運動を得る温度である。.
使用温度がTgを下回ると、ポリマー鎖セグメントの運動はほとんど凍結する。材料はより秩序だった格子状の構造を示す。プラスチックは硬く、硬く、脆くなる。私たちはこれを ガラス状態.
使用温度がTgを超えると、ポリマー鎖セグメントはより自由に動くようになる。プラスチックはより柔らかく、より柔軟になる。私たちはこれを ゴムじょう.
つまりTgは、材料がガラス状からゴム状に変化する温度である。Tgは基板が剛性を保つ最高温度である。言い換えれば、通常のPCB基板材料は高温で軟化、変形、あるいは溶融する。同時に、機械的・電気的特性も急速に低下する。.
Tgは材料の挙動に明確な変化を示す。Tg以下では、ボードはその形状と機械的強度を保ちます。Tgを超えると、基板は曲がり、剛性が失われます。この変化は電気特性にも影響します。誘電損失と絶縁挙動は、温度がTgを超えると変化します。PCBの設計と組み立てにおいて、Tgを知ることは適切な材料と工程を選択するのに役立ちます。.
メーカーはボード材料をTgの範囲によって分けている。代表的なグループは以下の通り：
- ノーマルTgボード:130 °C から 150 °C例KB-6164F（140 °C）、S1141（140 °C）。.
- ミディアムTgボード:150 °C～170 °C例KB-6165F（150 °C）、S1141-150（150 °C）。.
- 高Tgボード（高コスト）:170℃以上例KB-6167F（170 °C）、S1170（170 °C）。.
注：一部の消費者向け製品およびネットワーク製品では、S1141が一般的であった。QCレポートでは、Tg = 130 °Cと表示されることもあれば、Tg = 135 °Cと表示されることもある。これは、試験とグレードの名称が異なる可能性があることを示している。.
- より高い安定性:PCB基板のTgを上げれば、耐熱性、耐薬品性、耐湿性、デバイスの安定性も上がる。.
- 高電力密度設計に最適:デバイスの電力密度が高く、発熱量が大きい場合、高Tg PCBは熱管理に役立つ。.
- 設計の柔軟性:より優れた熱特性により、基板のサイズやレイアウトを変更しても、電力と熱のニーズを満たすことができます。熱管理が改善されれば、より大きなPCBや異なるスタックアップを使用することができます。.
- 多層およびHDI PCBに最適:多層基板やHDI基板は高密度である。熱レベルが高くなる。高Tg基板は、製造と製品の信頼性を維持するのに役立ちます。.
- 耐性の向上:Tgが上昇すると、ボードの耐熱性、耐湿性、耐薬品性が向上する。また、使用時の安定性も向上する。.
- 鉛フリーはんだ付けに最適:鉛フリーのリフローはより高い温度を使用する。Tgが高い基板ほど、この温度にうまく対応できます。.
- SMTにおける反りの低減:高Tg材料はSMTやリフロー時の変形が少ない。高い信頼性が得られる。高温割れや銅ブリスタリングなどのリスクは、低Tg基板よりも低い。通常の取り扱いでは、高Tg材料はより脆く感じますが、高温での強度と寸法安定性（CTE挙動）は低Tg材料より優れています。.
エレクトロニクスの急速な発展に伴い、高Tg材料はコンピュータ、通信機器、精密機器、試験装置などに広く使用されている。高機能化、多層化に伴い、PCB基板には基本的な要件としてより高い耐熱性が求められている。また、SMTやチップ実装技術のような高密度実装や、基板の薄型化、小穴化、微細配線のトレンドに伴い、基板の耐熱性が重要になっています。.
一般的なFR-4と高Tg FR-4との違いは、様々な点で現れている。機械的強度、接着性、吸水性、寸法安定性、吸湿後の熱的挙動はすべて異なる。熱応力と熱膨張の下では、高Tgボードは形状を保ち、より良く機能する。このため、高Tgボードの需要が高まっている。価格は標準ボードより高い。.
高Tg材料はLED照明で人気がある。LEDパッケージは通常の部品よりも多くの熱を放散する。適切な構造のFR-4基板は、メタルコア基板よりもはるかに安価でありながら、設計によっては熱ニーズを満たすことができる。.
一部のアプリケーションでは、200℃以上で動作するPCBが必要です。そのような温度で確実に動作させるためには、高温用に作られた材料を使用しなければなりません。一般的な選択肢の一つはFR-4である。高TgのFR-4基板は、はるかに高いガラス転移温度を扱うことができ、まだ有用な特性を与えることができます：
- インピーダンスコントロールの改善。.
- より優れた熱管理。.
- 水分の取り込みが少ない。.
- サービス中の安定したパフォーマンス。.
FR-4は難燃性のガラス繊維強化エポキシ樹脂です。それは高Tg PCBの必要性に適する多くの利点を持っている：
- 多くのラミネーションサイクルに耐え、複雑なPCBプロセスに適合します。.
- 鉛フリー・アセンブリに対応している。.
- FR-4の種類は多い。PTFEタイプ、セラミック入りPTFE、熱硬化性炭化水素ベースなどがあります。ニーズによって選ぶことができます。.
FR-4は、需要の高い用途で重要な強みを発揮する：
- 良好な電気性能:高周波、高温下でも信号品質を維持。.
- 複雑な基板の特殊穴あけやメッキスルーホール（PTH）加工にも対応できる。.
- PTHの信頼性は高い:高温時の接続不良のリスクを低減。.
- 多くの高級素材よりも安価 パフォーマンスは良い。.
- 安定散逸係数（Df） 他の素材に比べこれにより、信号のロスを減らすことができる。.
- 良好な耐薬品性 プロセス化学薬品や現場での暴露に耐える。.
- 耐衝撃性、耐振動性、難燃性:ラフな使用でもボードをより安全に。.
- 高速信号のために厳密なインピーダンス制御を必要とするPCB設計に適合する。.
FR-4高Tgボードは熱をよく扱うため、安定した熱挙動を必要とする多くの産業に役立っている。代表的な分野は以下の通りです：
- コンピューティング、ストレージ、周辺機器。.
- 家電製品。.
- ネットワークと通信システム.
- 航空宇宙と防衛.
- 医療機器。.
- 産業用制御機器.
- 自動車と輸送.
FR-4には多くの種類があります。材料の選択が最終的なPCBの安定性と最高の性能を決定するため、適切なものを選択することが鍵となります。基板を選択する前に、以下の要素をチェックしてください：
- 誘電率:信号速度とインピーダンスに影響する。.
- 損失正接または散逸係数:信号損失に影響する。.
- 熱伝導率:熱除去に影響する。.
- ガラス転移温度（Tg）:熱量の上限を設定する核となる指標。.
- 熱膨張係数（CTE）:高温での寸法安定性に影響する。.
- 電気的特性 絶縁抵抗や絶縁破壊電圧のような.
基板が約 Tg + 25 °Cに達する熱負荷に耐える必要がある場合は、高Tg材料が必要です。製品が130 °C以上で動作する場合、高Tg基板は安全性と信頼性を高めます。主な推進力は鉛フリーはんだ付けです。鉛フリープロセスでは、より高いピーク温度を使用します。このため、多くのPCBメーカーは現在、高Tg材料を使用しています。.
製品の電力密度が高く、熱がヒートシンクや他の部品に影響する場合は、高Tg基板が良い選択となる。高Tg基板が普及するにつれ、電子機器がより高い温度で動作する場所で目にするようになるでしょう。PHILIFASTは、多くの産業ニーズを満たし、短いリードタイムでお客様の仕様を満たす高熱プリント基板を提供しています。アプリケーション例
- ゲートウェイとルーター。.
- RFIDリーダーとタグ。.
- パワーインバータ。.
- アンテナとRFボード。.
- 無線中継器とブースター。.
- 受託製造サービス（顧客向けPCBA）。.
- 低コストのPLCおよび制御ユニット。.
- 組み込みシステム開発ボード。.
- 組み込みコンピュータシステム。.
- AC電源と電源モジュール。.
PHILIFASTはいくつかの高Tgおよび関連材料を在庫し、使用しています。以下は、業界で使用されている一般的な名称と種類です。これらの名称は、樹脂およびラミネートサプライヤーからの商品名およびグレードコードです。.
| 素材カテゴリー | 特定のモデル／商品名 |
|---|
| 高Tg FR-4（ハロゲンフリー） | シェンイーS1165、キングボードHF-170 |
| ノーマルTg FR-4（ハロゲンフリー） | Shengyi S1155、KB-6165G |
| 高CTIタイプ | Shengyi S1600L、KB-6165GC、KB-6169GT |
| その他の高Tg FR-4 グレードと商品名 | FR408, FR408HR, IS410, 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（南亜）；TU-752、TU-662（泰耀）；TU-872；MCL-BE-67G（H）；MCL-E-679（W）；MCL-E-679F（J）（日立）およびIT180A、GETEK、PCL-370HR、N4000-13シリーズ、S1000-2、S1000-2Mなどの関連グレード。 |
これらのリストは、高Tgおよび高性能基板に使用される多くの市販ラミネートおよびプリプレグをカバーしています。試験データやプロセスニーズからグレードを選ぶことができます。.
- 高Tg材料は、リフローや複数のラミネーションサイクルに耐える。これは、複雑な多層ビルドに役立ちます。.
- Tgが高いほど熱サイクル中の層間剥離の可能性は低くなりますが、それでも圧力、温度プロファイル、樹脂充填量などのプロセス変数をコントロールする必要があります。.
- 吸湿性は重要である。高Tg材料であっても水分を取り込むことがある。信頼性の高い組み立てには、やはり乾燥と保管の手順が重要である。.
- CTE の一致は重要である。基板のCTEは、特にBGAや大型チップのはんだ接合応力を軽減するために、部品とラミネートの挙動を一致させる必要があります。.
- HDIやファインピッチの作業では、シグナルインテグリティのために安定した誘電体と低損失の材料を選択する。.
Tgは、プラスチックが硬いガラス状から柔らかいゴム状に変化する温度である。高Tg PCB材料は、高温でも構造と機能を維持します。鉛フリーはんだ、高電力密度、多層やHDIのような厳しい設計ニーズに役立ちます。FR-4は、高Tg基板用の一般的でコスト効率の高い選択肢です。電気的、熱的、機械的ニーズに合った材料グレードを選ぶ必要があります。PHILIFASTは、様々な産業要件を満たすために多くの高Tgオプションを提供しています。.
