如何選擇 PCB 的 Tg ？
1 分鐘
- 什麼是 PCB 的 Tg 值？
- PCB Tg 等級分類
- 一般 Tg：
- 中 Tg：
- 高 Tg：
- 如何選擇 PCB 的 Tg 值？
什麼是 PCB 的 Tg 值？
在 PCB 製造中，縮寫「Tg」代表「玻璃轉移溫度」（Glass Transition Temperature），是指材料在加熱過程中，從固態轉變為橡膠彈性狀態的溫度。眾所周知，PCB 必須具備耐燃性，在特定溫度下不能燃燒，而只能軟化。
當溫度超過 Tg 時，PCB 基板材料 FR-4 會從脆硬狀態轉變為柔軟狀態。這種轉變可能導致 PCB 的尺寸變化和變形，最終影響其機械與電氣特性。因此，在選擇 PCB 材料時，必須考慮所需的工作溫度範圍，以確保所選材料的 Tg 值能滿足設計要求。
高 Tg 值的 PCB 基板能確保電子設備在各種環境條件下（無論是炎熱的夏季還是寒冷的冬季）都能正常運作。在 PCB 設計與製造中，選擇具備適當玻璃轉移（Tg）值的基板，是確保產品品質與效能的關鍵因素。
PCB Tg 等級分類
在 PCB 製造中，工程師會根據應用需求選擇合適的 FR-4 基板。標準基板材料多為環氧樹脂系統，而 Tg 值是分類 FR-4 基板等級最常見的指標。
根據溫度，一般分為三個等級：一般 Tg、中 Tg 以及高 Tg。
一般 Tg：
低階 FR-4 板材的玻璃轉移溫度（Tg）通常在 130-140℃ 左右。然而，憑藉其優異的物理特性、成熟的生產技術及價格優勢，它仍是大多數電路板製造商的首選材料。例如，對於一般的 3C 消費性電子產品，溫度要求不高，選擇標準 Tg 值即可滿足需求。一般而言，標準 Tg 板材的加工製程成熟簡單，生產成本低，具有良好的經濟效益。
中 Tg：
中 Tg 值約為 150°C。與普通 FR-4 板材相比，Tg150 板材具有更好的耐熱性、耐濕性及耐化學性。它們能在高溫、高濕及腐蝕性環境中長期可靠運行。因此，Tg150 板材適用於要求較高的領域，如高速數位電路、微波頻率電路及高頻電路。不過，Tg150 板材的加工難度高於普通 Tg 板材，成本也相對較高。
高 Tg：
若基板的玻璃轉移（Tg）值在 170°C 以上，表示該 PCB 具有極高的耐熱性、耐濕性、耐化學性及尺寸穩定性等重要特性。這在無鉛噴錫（HASL Lead-free）製程中至關重要，因為該製程需要較高的 Tg 值。
若 PCB 加工過程中存在時間限制、層數較多、焊接溫度較高（≥230℃）、工作溫度高（100℃ 以上）或焊接熱應力顯著（如波峰焊），建議選擇高 Tg 板材。
高 Tg 板材主要用於高層數印刷電路板（10 層以上）、汽車工業、封裝材料、嵌入式基板、工業控制精密儀器、路由器等領域。但需注意，Tg 值越高，PCB 電路板的成本也隨之增加。一般而言，較高的 Tg 值代表板材的耐溫性更好，能減少板材變形並提高抗翹曲能力。
然而，由於玻璃轉移（Tg）點較高，也代表板材在加工與壓合過程中的溫度要求更高。這會導致基板相對較硬且較脆，在一定程度上會影響後續機械鑽孔的品質及使用時的電氣特性。選擇時應根據實際需求兼顧成本。
選擇合適的層壓板時，需綜合考慮電氣、機械、化學及熱特性。在一般場景下，中、低 Tg 的 FR-4 已能完全滿足需求。
針對多層 PCB，JLCPCB 目前提供高 Tg 的 FR-4 選項。例如，「高精密 PCB」服務可製造高達 20 層的電路板，這對於需要複雜佈局和大規模整合的專案非常有用。這種高 Tg FR-4 材料能在高溫環境下保持穩定並提供優異效能。
如何選擇 PCB 的 Tg 值？
選擇 PCB 的最高工作溫度（Tg）是一項重要決策，決定了 PCB 在高溫環境下的可靠性與效能。以下是選擇 PCB Tg 值的一些建議：
1. 了解應用環境：首先確定應用環境中可能出現的最高溫度。考慮 PCB 運作時的溫度條件，包括環境溫度、預期發熱量及散熱情況等。這將有助於您確定所需的 PCB Tg 範圍。
2. 考慮元件的最高工作溫度：檢查計畫在 PCB 上使用的元件之最高工作溫度。確保所選 PCB 的 Tg 至少能滿足所有元件的最高工作溫度要求。通常，PCB 的 Tg 應高於元件的最高工作溫度，以確保元件的正常運作與壽命。
3. 選擇合適的 PCB 材料：選擇具備高 Tg 的材料。Tg 代表 PCB 基板在持續高溫條件下維持其結構強度與電氣特性的能力。
4. 考慮 PCB 製造製程：不同的製造製程可能會影響 PCB 的玻璃轉移溫度（Tg）。某些製程可能會降低 PCB 的實際 Tg。在選擇 PCB 製造商時，應清楚了解其製造製程及控制 Tg 的能力，以確保其能滿足您的要求。
簡而言之，選擇 PCB 的 Tg 值需要綜合考慮應用環境、元件最高工作溫度、PCB 材料及製造製程等因素。確保所選 PCB 具有足夠高的 Tg，以保證其在高溫環境下的可靠性與效能。
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