高Tg材料的抗分層能力驗(yàn)證及多層板選型標(biāo)準(zhǔn)
一、TMA測試曲線對(duì)比
通過TMA(熱機(jī)械分析)測試曲線對(duì)比Tg170℃(Megtron6)與Tg140℃(FR4)材料的Z軸膨脹率差異,可以發(fā)現(xiàn)以下關(guān)鍵點(diǎn):
Tg170℃(Megtron6)材料
- 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg):約250℃,遠(yuǎn)高于FR4的140℃。
- Z軸熱膨脹系數(shù)(CTE):在玻璃態(tài)下約為39 ppm/℃,遠(yuǎn)低于FR4的14-16 ppm/℃(X/Y軸)。
- 高溫穩(wěn)定性:在260℃焊接受熱時(shí),分層時(shí)間可延長至300秒以上。
Tg140℃(FR4)材料
- 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg):約140℃,符合IPC-4101E標(biāo)準(zhǔn)。
- Z軸熱膨脹系數(shù)(CTE):在玻璃態(tài)下約為50 ppm/℃,超過Tg后驟增至250 ppm/℃。
- 高溫穩(wěn)定性:在260℃焊接受熱時(shí),分層時(shí)間約為120秒。
二、多層板選型標(biāo)準(zhǔn)
1. 工作溫度要求
- 高溫環(huán)境(>130℃):優(yōu)先選擇Tg≥170℃的高Tg材料(如Megtron6),以確保長期可靠性。
- 常溫環(huán)境(≤130℃):可選用標(biāo)準(zhǔn)Tg的FR4材料,以降低成本。
2. 信號(hào)完整性
- 高頻應(yīng)用(>5GHz):選擇低粗糙度銅箔(如HVLP銅箔)和低損耗因子(Df)的材料(如Megtron6),以減少信號(hào)損耗。
- 低頻應(yīng)用(≤5GHz):FR4材料可滿足需求,但需確保介電常數(shù)(Dk)的穩(wěn)定性。
3. 環(huán)境耐受性
- 高濕環(huán)境:選擇吸水率低的材料(如Megtron6,吸水率<0.1%),以防止性能退化。
- 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境:FR4材料可滿足要求,但需注意其吸水率(≤19mg)對(duì)性能的影響。
4. 成本與性能平衡
- 高性能需求:選擇高Tg材料(如Megtron6),盡管成本較高,但能提供卓越的熱穩(wěn)定性和信號(hào)完整性。
- 成本敏感應(yīng)用:FR4材料是性價(jià)比更高的選擇,但在高溫或高頻應(yīng)用中需謹(jǐn)慎。
三、結(jié)論
在多層板設(shè)計(jì)中,選擇合適的材料對(duì)于確保PCB的可靠性和性能至關(guān)重要。對(duì)于需要高熱穩(wěn)定性和信號(hào)完整性的應(yīng)用,Tg170℃的Megtron6材料是更優(yōu)選擇,尤其是在高溫和高頻環(huán)境下。而對(duì)于成本敏感且工作條件較為溫和的應(yīng)用,Tg140℃的FR4材料可以滿足需求。通過合理選型,可以在性能和成本之間取得最佳平衡。
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