유리 전이 온도, 즉 Tg, 는 플라스틱 및 에폭시 소재의 가장 중요한 특성 중 하나입니다. Tg는 또한 PCB에 사용되는 유리 섬유 천의 품질을 보여줍니다. HDT(열변형 온도)와 비교했을 때 Tg가 항상 더 중요한 것은 아니지만 여전히 중요합니다. Tg는 플라스틱의 긴 사슬이 더 큰 세그먼트 운동을 얻을 때의 온도입니다.
사용 온도가 Tg보다 낮으면 폴리머 사슬 세그먼트의 움직임이 대부분 얼어붙습니다. 재료는 보다 정돈된 격자형 구조를 보입니다. 플라스틱은 단단하고 뻣뻣하며 부서지기 쉽습니다. 우리는 이것을 유리 상태.
사용 온도가 Tg 이상이면 폴리머 사슬 세그먼트가 더 자유롭게 움직일 수 있습니다. 플라스틱이 더 부드럽고 유연해집니다. 이를 우리는 고무 상태.
따라서 Tg는 재료가 유리질에서 고무질로 변하는 온도입니다. Tg는 기판이 강성을 유지하는 최고 온도입니다. 즉, 일반 PCB 기판 재료는 고온에서 부드러워지거나 변형되거나 심지어 녹을 수도 있습니다. 동시에 기계적 및 전기적 특성이 빠르게 떨어집니다.
Tg는 재료 거동의 명확한 변화를 나타냅니다. Tg 이하에서는 보드의 모양과 기계적 강도가 유지됩니다. Tg를 초과하면 보드가 구부러지고 강성이 떨어질 수 있습니다. 이러한 변화는 전기적 특성에도 영향을 미칩니다. 유전체 손실과 절연 거동은 온도가 Tg를 가로질러 이동함에 따라 변할 수 있습니다. PCB 설계 및 조립 시 Tg를 알면 적절한 재료와 공정을 선택하는 데 도움이 됩니다.
제조업체는 보드 재질을 Tg 범위별로 나눕니다. 일반적인 그룹은 다음과 같습니다:
- 일반 Tg 보드: 130°C~150°C. 예시: KB-6164F(140°C), S1141(140°C).
- 중간 Tg 보드: 150°C ~ 170°C. 예시: KB-6165F(150°C), S1141-150(150°C).
- 높은 Tg 보드(높은 비용): 170°C 이상. 예시: KB-6167F(170°C), S1170(170°C).
참고: 일부 소비자 및 네트워크 제품의 경우 S1141이 일반적이었습니다. QC 보고서에는 때때로 Tg = 130°C, 때때로 Tg = 135°C로 표시되기도 합니다. 이는 테스트 및 등급 명명 방식이 다양할 수 있음을 보여줍니다.
- 더 높은 안정성: PCB 기판의 Tg를 높이면 내열성, 내화학성, 내습성, 디바이스 안정성도 높아집니다.
- 높은 전력 밀도 설계에 적합: 디바이스의 전력 밀도가 높고 발열량이 많은 경우, 고-Tg PCB가 발열 관리에 도움이 됩니다.
- 설계 유연성: 더 나은 열 특성을 통해 보드 크기나 레이아웃을 변경하고도 전력 및 열 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 열 관리가 더 잘되는 경우 더 큰 PCB 또는 다른 스택업을 사용할 수 있습니다.
- 멀티 레이어 및 HDI PCB에 이상적: 다층 및 HDI 보드는 밀도가 높습니다. 더 높은 열 수준을 생성합니다. High-Tg 보드는 제조 및 제품 신뢰성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
- 향상된 저항: Tg가 상승하면 열, 습기 및 화학 물질에 대한 보드의 내성이 향상됩니다. 서비스 안정성도 향상됩니다.
- 무연 납땜에 더 적합: 무연 리플로에는 더 높은 온도가 사용됩니다. Tg가 높은 기판은 이러한 온도를 더 잘 처리합니다.
- SMT의 낮은 뒤틀림: 고-Tg 소재는 SMT 및 리플로우 중에 변형이 적습니다. 더 높은 신뢰성을 제공합니다. 고온 균열 및 구리 블리스터링과 같은 위험은 저-Tg 기판보다 낮습니다. 일반적인 취급 시에는 고-Tg 소재가 더 부서지기 쉽지만 고온에서는 강도와 치수 안정성(CTE 거동)이 저-Tg 소재보다 우수합니다.
전자제품의 빠른 성장에 따라 고-Tg 소재는 컴퓨터, 통신 기기, 정밀 기기 및 테스트 장비에 널리 사용되고 있습니다. 더 높은 기능과 더 많은 레이어에 도달하기 위해 PCB 기판은 기본적으로 더 높은 내열성이 필요합니다. 또한 SMT 및 칩 실장 기술과 같은 고밀도 조립과 기판의 얇아지는 추세, 더 작은 구멍, 더 미세한 라우팅으로 인해 기판 내열성이 중요해지고 있습니다.
일반적인 FR-4와 고-Tg FR-4의 차이는 여러 가지 면에서 나타납니다. 기계적 강도, 접착력, 수분 흡수, 치수 안정성, 수분 흡수 후 열 거동 등이 모두 다릅니다. 열 응력과 열 팽창 하에서 높은 Tg 보드는 모양과 기능을 더 잘 유지합니다. 이러한 이유로 고-Tg 보드에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 가격은 표준 보드보다 높습니다.
고-Tg 소재는 LED 조명에 널리 사용됩니다. LED 패키지는 일반 부품보다 더 많은 열을 방출합니다. 올바른 구조의 FR-4 보드는 금속 코어 보드보다 훨씬 저렴하면서도 일부 설계에서 열 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
일부 애플리케이션에는 200°C 이상에서 작동하는 PCB가 필요합니다. 이러한 온도에서 안정적으로 작동하려면 고온용으로 제작된 소재를 사용해야 합니다. 한 가지 일반적인 선택은 FR-4입니다. High-Tg FR-4 보드는 훨씬 더 높은 유리 전이 온도를 처리하면서도 유용한 특성을 제공합니다:
- 향상된 임피던스 제어.
- 열 관리 개선.
- 수분 흡수율을 낮춥니다.
- 안정적인 서비스 성능.
FR-4는 난연성 유리 섬유 강화 에폭시입니다. 고-Tg PCB 요구 사항에 적합한 많은 이점이 있습니다:
- 많은 라미네이션 사이클을 견디며 복잡한 PCB 공정에 적합합니다.
- 무연 조립을 지원합니다.
- FR-4 유형은 다양합니다. PTFE 유형, 세라믹 충진 PTFE, 열경화성 탄화수소 베이스가 있습니다. 필요에 따라 선택하면 됩니다.
FR-4는 수요가 많은 용도에 적합한 주요 강점을 제공합니다:
- 우수한 전기 성능: 고주파 및 고온에서도 신호 품질을 유지합니다.
- 복잡한 기판의 특수 드릴링 및 도금 스루홀(PTH) 공정을 처리할 수 있습니다.
- PTH 신뢰성 양호: 이렇게 하면 고온에서 연결이 실패할 위험이 줄어듭니다.
- 많은 고급 소재보다 비용이 저렴합니다. 성능은 좋지만.
- 안정적인 손실 계수(Df) 다른 재료와 비교하여. 이렇게 하면 신호 손실이 줄어듭니다.
- 우수한 내화학성 공정 화학 물질과 현장 노출에 견딜 수 있습니다.
- 내충격성 및 내진동성, 난연성 제공: 거친 사용 환경에서 보드를 더 안전하게 만드세요.
- 고속 신호에 대한 엄격한 임피던스 제어가 필요한 PCB 설계에 적합합니다.
FR-4 고-Tg 보드는 열을 잘 처리하기 때문에 안정적인 열 거동을 필요로 하는 많은 산업에 적합합니다. 대표적인 분야는 다음과 같습니다:
- 컴퓨팅, 스토리지 및 주변기기.
- 가전 제품.
- 네트워킹 및 통신 시스템.
- 항공우주 및 방위산업.
- 의료 기기.
- 산업 제어 및 계측기.
- 자동차 및 운송.
FR-4에는 다양한 변형이 있습니다. 소재 선택에 따라 최종 PCB 안정성과 최고의 성능이 결정되므로 올바른 소재를 선택하는 것이 중요합니다. 기판을 선택하기 전에 다음 요소를 확인하세요:
- 유전 상수: 신호 속도와 임피던스에 영향을 줍니다.
- 손실 접선 또는 소산 계수: 신호 손실에 영향을 줍니다.
- 열 전도성: 열 제거에 영향을 줍니다.
- 유리 전이 온도(Tg): 발열 상한을 설정하는 핵심 지표입니다.
- 열팽창 계수(CTE): 고온에서 치수 안정성에 영향을 미칩니다.
- 전기적 특성 절연 저항 및 항복 전압과 같은.
보드가 약 Tg + 25°C에 이르는 열 부하를 견뎌야 하는 경우, 고-Tg 소재가 필요합니다. 제품이 130°C 이상에서 작동하는 경우, 고-Tg 보드는 안전성과 신뢰성을 높여줍니다. 주요 동인은 무연 납땜입니다. 무연 공정은 더 높은 피크 온도를 사용합니다. 이러한 이유로 현재 많은 PCB 제조업체가 고-Tg 소재를 사용하고 있습니다.
제품의 전력 밀도가 높고 열이 방열판이나 다른 부품에 영향을 미칠 수 있는 경우 높은 Tg 보드가 좋은 선택입니다. 고Tg 보드의 인기가 높아짐에 따라 전자 제품이 더 높은 온도에서 작동하는 곳에서 볼 수 있습니다. PHILIFAST는 다양한 산업 요구를 충족하고 짧은 리드 타임으로 고객 사양을 충족하기 위해 고열 PCB를 제공합니다. 애플리케이션의 예는 다음과 같습니다:
- 게이트웨이 및 라우터.
- RFID 리더 및 태그.
- 전력 인버터.
- 안테나 및 RF 보드.
- 무선 리피터 및 부스터.
- 계약 제조 서비스(고객용 PCBA).
- 저비용 PLC 및 제어 장치.
- 임베디드 시스템 개발 보드.
- 임베디드 컴퓨터 시스템.
- AC 전원 및 전원 공급 모듈.
PHILIFAST는 여러 가지 고-Tg 및 관련 재료를 보유하고 사용합니다. 아래는 업계에서 일반적으로 사용되는 이름과 유형입니다. 이러한 이름은 레진 및 라미네이트 공급업체의 상표명 및 등급 코드입니다.
| 재료 카테고리 | 특정 모델/상품명 |
|---|
| High-Tg FR-4(무할로겐) | 성이 S1165, 킹보드 HF-170 |
| 일반 Tg FR-4(무할로겐) | 성이 S1155, KB-6165G |
| 높은 CTI 유형 | Shengyi S1600L, KB-6165GC, KB-6169GT |
| 기타 고-Tg FR-4 등급 및 상품명 | 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(난야); TU-752, TU-662(탸오야오); TU-872; MCL-BE-67G(H); MCL-E-679(W); MCL-E-679F(J)(히타치) 및 IT180A, GETEK, PCL-370HR, N4000-13 시리즈, S1000-2 및 S1000-2M 같은 관련 등급 |
이 목록에는 고-Tg 및 고성능 보드에 사용되는 많은 상업용 라미네이트와 프리프레그가 포함되어 있습니다. 테스트 데이터와 공정 요구 사항에 따라 등급을 선택할 수 있습니다.
- 고-Tg 소재는 리플로우 및 여러 번의 라미네이션 주기를 견뎌냅니다. 따라서 복잡한 멀티레이어 빌드에 도움이 됩니다.
- Tg가 높을수록 열 사이클 동안 박리될 가능성이 줄어들지만 압력, 온도 프로파일, 레진 충전과 같은 공정 변수를 제어해야 합니다.
- 수분 흡수가 중요합니다. 고-Tg 소재도 습기를 흡수할 수 있습니다. 안정적인 조립을 위해서는 건조 및 보관 절차가 여전히 중요합니다.
- CTE 정합이 중요합니다. 특히 BGA 및 대형 칩의 경우 납땜 접합부 스트레스를 줄이기 위해 기판 CTE가 부품과 라미네이트 거동과 일치해야 합니다.
- HDI 및 미세 피치 작업의 경우, 신호 무결성을 위해 유전체가 안정적이고 손실이 적은 소재를 선택하세요.
Tg는 플라스틱이 딱딱하고 유리 같은 성질에서 부드럽고 고무 같은 성질로 변하는 온도입니다. High-Tg PCB 소재는 더 높은 온도에서도 구조와 기능을 유지합니다. 무연 납땜, 높은 전력 밀도, 다층 및 HDI와 같은 까다로운 설계 요구 사항을 충족하는 데 도움이 됩니다. FR-4는 여전히 고-Tg 보드에 일반적으로 사용되는 비용 효율적인 선택입니다. 전기, 열 및 기계적 요구 사항에 맞는 재료 등급을 선택해야 합니다. PHILIFAST는 다양한 산업 요구 사항을 충족하는 다양한 고-Tg 옵션을 제공합니다.
