Comment choisir le Tg d’un PCB ?
7 min
- C'est quoi le Tg d’un PCB?
- Comment choisir le Tg d’un PCB
C'est quoi le Tg d’un PCB?
Dans la fabrication de PCB, l’abréviation « Tg » signifie « Glass Transition Temperature » (température de transition vitreuse), c’est-à-dire la température à laquelle un matériau passe de l’état solide à un état élastique et caoutchouteux lorsqu’il est chauffé. Comme on le sait, le PCB doit être ignifuge. Il ne peut pas brûler à une certaine température ; il ne peut que ramollir.
Lorsque la température dépasse le Tg, le matériau du substrat PCB FR-4 passe d’un état cassant et rigide à un état mou. Cette transition peut entraîner des changements dimensionnels et une déformation du PCB, affectant finalement ses propriétés mécaniques et électriques. Par conséquent, lors du choix des matériaux PCB, il est nécessaire de prendre en compte la plage de températures de fonctionnement requise afin de s’assurer que la valeur de Tg du matériau sélectionné répond aux exigences de conception.
Les substrats PCB ayant des valeurs de Tg élevées permettent de garantir que les dispositifs électroniques peuvent fonctionner correctement dans diverses conditions environnementales, que ce soit pendant les été chauds ou les hivers froids. Dans la conception et la fabrication de PCB, le choix d’un substrat avec une valeur de Tg appropriée est un facteur crucial pour assurer la qualité et les performances du produit.
Classe de Tg des PCB
Dans la fabrication de PCB, les ingénieurs sélectionnent le substrat FR-4 approprié en fonction des exigences de l’application. Le matériau de base standard est un système de résine époxy, et la valeur de Tg est l’indicateur le plus courant utilisé pour classer les grades de matériau FR-4.
En fonction de la température, il est généralement divisé en trois niveaux, à savoir Tg général, Tg moyen et Tg élevé.
Tg Général
La température de transition vitreuse (Tg) des plaques FR-4 standard est généralement d’environ 130-140 °C. Cependant, grâce à ses excellentes propriétés physiques, à une technologie de production bien maîtrisée et à son coût abordable, ce matériau reste privilégié par la majorité des fabricants de circuits imprimés.
Par exemple, pour les produits électroniques grand public 3C classiques, les exigences en température ne sont pas élevées, et il suffit de choisir une valeur Tg standard. En général, la technologie de traitement des plaques Tg standard est mature et simple, le coût de production est faible, et le matériau offre une bonne rentabilité économique.
Tg Moyen
La valeur de Tg moyen est d’environ 150 °C. Comparées aux plaques FR-4 ordinaires, les plaques Tg150 offrent une meilleure résistance à la chaleur, à l’humidité et aux produits chimiques. Elles peuvent fonctionner de manière fiable pendant de longues périodes dans des environnements chauds, humides et corrosifs.
Par conséquent, les plaques Tg150 conviennent aux applications à exigences plus élevées, telles que les circuits numériques haute vitesse, les circuits à micro-ondes et les circuits haute fréquence. Cependant, le traitement des plaques Tg150 est plus complexe que celui des plaques standard, et leur coût est plus élevé.
Tg Élevé
Lorsque la valeur de Tg d’un substrat dépasse 170 °C, cela indique que le PCB possède une haute résistance à la chaleur, à l’humidité, aux produits chimiques, ainsi que des caractéristiques stables et durables. Cela est crucial pour les procédés sans plomb, où une valeur Tg élevée est indispensable.
Les plaques Tg élevé sont recommandées si :
- Le PCB comporte plusieurs couches
- La température de soudure est élevée (≥230 °C)
- La température de fonctionnement est supérieure à 100 °C
- Les contraintes thermiques de soudage sont importantes (ex. soudage à la vague)
Ces plaques sont principalement utilisées pour les PCB multicouches complexes (10 couches ou plus), l’industrie automobile, les matériaux d’emballage, les substrats embarqués, les instruments de précision pour contrôle industriel, les routeurs, et d’autres secteurs nécessitant une haute fiabilité.
Cependant, il faut noter que plus la valeur de Tg est élevée, plus le coût du PCB est important. Une valeur Tg élevée signifie également que le PCB sera plus dur et cassant, ce qui peut influencer la qualité du perçage mécanique et les propriétés électriques lors de son utilisation. Le choix du Tg doit donc être fait en fonction de vos besoins et de votre budget.
Lors du choix d’un laminé FR-4, il faut tenir compte des propriétés électriques, mécaniques, chimiques et thermiques. Dans la majorité des cas, les plaques Tg moyen ou bas sont suffisantes.
Pour les PCB multicouches complexes, certains fabricants comme JLCPCB proposent des options FR-4 à Tg élevé. Par exemple, le service « High Precision PCB » peut fabriquer des PCB jusqu’à 20 couches, idéal pour les projets nécessitant des agencements complexes et une grande intégration. Ce matériau Tg élevé maintient la stabilité à haute température et assure de bonnes performances.
Comment choisir le Tg d’un PCB
Le choix de la température maximale de fonctionnement (Tg) d’un PCB est une décision importante, car il détermine la fiabilité et les performances du PCB dans des environnements à haute température. Voici quelques conseils pour choisir le Tg d’un PCB :
1. Comprendre l’environnement d’application
Déterminez d’abord la température maximale que le PCB pourrait rencontrer dans son environnement d’utilisation. Prenez en compte : La température ambiante La chaleur générée par les composants La dissipation thermique Cela vous aidera à déterminer la plage de Tg souhaitée pour le PCB.
2. Considérer la température maximale des composants
Vérifiez la température maximale de fonctionnement des composants que vous comptez utiliser sur le PCB. Assurez-vous que le Tg du PCB sélectionné répond au moins aux exigences de température maximale de tous les composants. En général, le Tg du PCB doit être supérieur à la température maximale des composants pour garantir leur fonctionnement normal et leur durée de vie.
3. Choisir le matériau PCB approprié
Sélectionnez un matériau de PCB avec un Tg élevé. Le Tg représente la capacité du substrat PCB à maintenir sa résistance structurelle et ses propriétés électriques sous des conditions de haute température prolongée.
4. Prendre en compte le processus de fabrication du PCB
Les différents processus de fabrication peuvent influencer le Tg du PCB. Certains procédés peuvent réduire la Tg. Lors du choix d’un fabricant de PCB, il est important de comprendre clairement leurs procédés de fabrication et leur capacité à contrôler le Tg, afin de s’assurer que le PCB pourra respecter vos exigences de Tg.
En résumé, le choix de la température maximale de fonctionnement (Tg) d’un PCB nécessite de prendre en compte l’environnement d’application, la température maximale des composants, le matériau du PCB et les processus de fabrication. Assurez-vous que le PCB sélectionné possède un Tg suffisamment élevé pour garantir sa fiabilité et ses performances dans des environnements à haute température.
Articles les plus lus
Continuez à apprendre
Améliorer la densité et les performances avec les vias borgnes dans les PCB HDI
Points clés Densité supérieure: les vias borgnes relient la surface aux couches internes sans traverser toute la carte, libérant ainsi des canaux de routage sous les BGA à pas fin Meilleure intégrité du signal: ils réduisent la longueur des tronçons de via afin de limiter les discontinuités d'impédance dans les conceptions à haute vitesse Règle du rapport d'aspect: maintenir un rapport profondeur sur diamètre proche de 0,75:1, avec un maximum de 1:1, pour garantir un perçage laser fiable et une métall......
Vias enterrés dans les PCB avancés: densité supérieure, meilleure intégrité du signal et conceptions compactes
Points clés Routage caché: les vias enterrés relient uniquement les couches internes, laissant les surfaces externes libres pour les composants et les pistes à haute densité Meilleure intégrité du signal: ils éliminent les tronçons de via inutilisés, réduisant les effets parasites et les pertes de signal dans les conceptions à haute vitesse Densité supérieure: ils sont essentiels pour les cartes HDI, les BGA à haute densité et les formats compacts comme les objets connectés portables Coût supérieur: l......
Comprendre l'absorption d'humidité: choisir les matériaux PCB pour une fiabilité à long terme
Points clés Risque élevé de défaillance: l'humidité absorbée modifie l'impédance des pistes, augmente les pertes de signal et peut provoquer une délamination ou des courts-circuits CAF pendant la refusion Différences entre les matériaux: le PTFE offre la meilleure résistance avec moins de 0,02 %, le FR4 présente une absorption modérée d'environ 0,10 à 0,15 %, tandis que le polyimide absorbe davantage d'humidité avec 0,40 à 0,90 % Essais normalisés: la sensibilité est mesurée par l'augmentation de la m......
Au coeur de la structure du PCB: comment les couches, l'empilage et la construction déterminent les performances des circuits imprimés modernes
Les circuits imprimés peuvent ressembler à de simples rectangles verts et plats, mais leur surface dissimule des structures multicouches sophistiquées. À mesure que les appareils deviennent plus compacts et complexes, les ingénieurs adoptent des cartes multicouches composées de matériaux et d'empilages soigneusement sélectionnés pour répondre aux exigences électriques et mécaniques. Cet article examine ces différentes couches afin d'expliquer comment le choix du substrat, l'empilage et les méthodes de......
Pourquoi le FR4 à Tg élevée est le meilleur choix pour des PCB haute température fiables
Points clés Le défaut Black Pad est provoqué par une corrosion excessive du nickel pendant l'étape de dépôt d'or par immersion du procédé ENIG, ce qui entraîne des joints de soudure fragiles et des défaillances dissimulées sous les boîtiers BGA et QFN Les principales méthodes de prévention comprennent un contrôle rigoureux de la chimie du bain, notamment de la température, du pH et de la durée, une teneur en phosphore homogène et une surveillance régulière des bains Pour les applications à haute fiabi......
Matériaux à faible Df: réduire le facteur de dissipation pour améliorer les PCB haut débit
Points clés Les matériaux à faible Df sont essentiels aux PCB haut débit modernes, car ils réduisent considérablement les pertes diélectriques et l'atténuation des signaux aux fréquences de plusieurs gigabits. En choisissant des stratifiés présentant un facteur de dissipation plus faible, tels que Panasonic Megtron 6, Rogers ou Isola, les concepteurs peuvent obtenir des diagrammes de l'oeil plus nets, prendre en charge des débits allant jusqu'à 112G et préserver une meilleure intégrité du signal, tout......