BAZA WIEDZY - Parametr Tg

Co oznacza parametr Tg?

   Materiał FR4 jest jednym z najczęściej stosowanych podłoży w produkcji obwodów drukowanych. Jest on zbudowany z kilku warstw tkaniny z włókna szklanego zatopionego w żywicy epoksydowej. Żywica ta pełni rolę kleju zespalającego materiał, zaś włókno szklane jest meteriałem wzmacniającym.

   Żywica będąca spoiwem, ma jeden bardzo ważny parametr: temperaturę zeszklenia, oznaczaną skrótem Tg (ang. glass transition temperature). Temperatura ta określa punkt przejścia ze stanu stosunkowo sztywnego (szklistego) do stanu miękkiego - elastycznego.

Materiał FR4

Materiał FR4

    Jeśli temperatura materiału jest niższa niż próg Tg, materiał pozostaje twardym ciałem stałym. Pod wpływem siły zewnętrznej następuje pewne odkształcenie, ale jest to odkształcenie odwracalne, to znaczy, że po zaniku siły zewnętrznej odkształcenie również znika. Gdy temperatura żywicy przekroczy Tg, łańcuchy molekularne w stanie amorficznym zaczynają się poruszać, a żywica przechodzi w stan elastyczny. Żywica w tym stanie jest podobna do elastomeru. Gdy temperatura przekroczy wartość Tg, materiał FR4 stopniowo staje się miękki. Po obniżeniu temperatury poniżej wartości Tg żywica powróci do tego samego stanu sztywności co przedtem.

Typowe wartości parametru Tg

   Zazwyczaj zaleca się ustalenie wartości Tg wyższej niż temperatura robocza. Na przykład, jeśli temperatura robocza podłoża PCB FR-4 wynosi 110°C, to wartość Tg powinna być co najmniej o 20ºC-30ºC wyższa.
Materiały, względem parametru Tg, dzielimy na trzy grupy:

Zalety i wady obwodów drukowanych FR4 o wysokim Tg

   Główną wadą płytek o wysokiej temperaturze zeszklenia są wysokie ceny. Takie płytki PCB są znacznie droższe od zwykłych płytek PCB o standardowej temperaturze zeszklenia (Tg = 130°C).

Zalety materiałów o wysokim Tg:

   Podsumowując, Tg jest kluczowym parametrem w opisie materiału FR4, wpływającym na jego zastosowanie w warunkach wysokotemperaturowych i mającym bezpośredni wpływ na trwałość oraz wydajność końcowego produktu.