PCB TG Tinggi

Apakah itu PCB Tg Tinggi?

Dalam dunia papan litar bercetak (PCB), suhu peralihan kaca (Tg) adalah pengukuran utama rintangan haba bahan substrat. Ia menandakan titik suhu kritikal di mana bahan berubah daripada keadaan fizikal yang keras dan berliku kepada keadaan yang lebih lembut dan kenyal. Secara ringkasnya, apabila suhu persekitaran berada di bawah Tg, bahan tersebut kekal tegar; sekali suhu melebihi Tg, bahan tersebut mula lembut dan kekuatan mekanik serta kestabilan dimensi akan menurun dengan ketara.

PCB Suhu Tinggi (High Tg) ialah papan litar bercetak yang diperbuat daripada bahan-bahan dengan suhu penghantaran kaca yang tinggi (Tg). Bahan-bahan ini direka bentuk untuk menahan persekitaran kerja bersuhu tinggi yang tidak dapat dihadapi oleh bahan PCB biasa (seperti FR-4 piawai, yang biasanya mempunyai Tg sekitar 130-140°C). Walaupun dalam bebanan haba yang teruk sekalipun, PCB High Tg boleh mengekalkan keutuhan struktur, ketepatan dimensi, dan prestasi elektrik yang stabil, memastikan peralatan elektronik dapat beroperasi secara boleh dipercayai pada suhu tinggi.

Kelebihan utama prestasi PCB High Tg

Sebab mengapa bahan High Tg mampu menangani cabaran suhu tinggi adalah disebabkan oleh siri ciri prestasi yang unggul berikut:

1. Kestabilan haba yang sangat baik:

• "Tulang keluli" pada suhu tinggi: PCB Tg Tinggi masih boleh mengekalkan kekuatan mekanikal dan kekerasan yang baik pada suhu yang jauh lebih tinggi berbanding bahan biasa. Ini bermaksud papan litar tersebut tidak mudah melengkung, berubah bentuk atau mengelupas, secara berkesan mengelakkan komponen daripada tercabut dan sambungan solder gagal.
  
• Prestasi tidak "menurun": Prestasi elektriknya boleh kekal stabil walaupun dalam persekitaran suhu tinggi dan tidak akan merosot secara ketara disebabkan peningkatan suhu.

2. Pekali pengembangan haba (CTE) yang rendah:

• "Pernafasan segerak" mengurangkan tekanan: Semua bahan mengembang apabila dipanaskan dan mengecut apabila disejukkan. Wayar kuprum dan komponen yang disolder pada PCB juga mempunyai pekali pengembangan masing-masing. Jika pekali pengembangan substrat PCB terlalu berbeza dengan kuprum dan komponen, tekanan haba yang besar akan dihasilkan apabila suhu berubah secara mendadak semasa proses permulaan, penutupan dan penyolderan peranti.
  
• Penyelesaian Tg Tinggi: Bahan Tg tinggi biasanya mempunyai CTE yang lebih rendah yang lebih sesuai dengan kuprum dan komponen. Ini adalah seperti membenarkan substrat PCB dan wayar kuprum/komponen "bernafas secara serentak" apabila suhu berubah, dengan ketara mengurangkan risiko kegagalan sambungan solder akibat pengembangan dan pengecutan haba yang tidak serasi, kerosakan pada foil kuprum atau kebocoran. Ini meningkatkan kebolehpercayaan jangka panjang produk secara ketara.

3. Kestabilan dimensi yang sangat baik:

• CTE yang rendah dan kekakuan tinggi bekerjasama menyebabkan penebungan dan pengecutan PCB Tg tinggi jauh lebih rendah daripada PCB biasa dalam proses pembuatan dan persekitaran penggunaan yang melibatkan banyak tekanan dan penyolderan pada suhu tinggi. Ini adalah penting untuk mengekalkan ketepatan pada papan berbilang lapisan dengan struktur yang kompleks, yang secara langsung mempengaruhi hasil pemasangan dan prestasi produk akhir.

4. Prestasi elektrik frekuensi tinggi yang lebih baik:

• Banyak bahan tinggi-Tg (seperti resin epoksi terubah tertentu, PPE, PTFE, dan lain-lain) mempunyai pemalar dielektrik dan tangen kehilangan yang lebih rendah.
  
• "Lebuhraya" untuk penghantaran isyarat: Dk rendah bermaksud penyebaran isyarat yang lebih cepat; Df rendah bermaksud kehilangan tenaga yang kurang semasa penghantaran isyarat. Gabungan kedua-duanya membolehkan PCB Tg tinggi untuk memastikan keintegrasian dan kualiti isyarat dengan lebih baik dalam aplikasi frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi, mengurangkan penyimpangan dan pelemahan isyarat, serta sangat sesuai untuk bidang terkini seperti 5G, rangkaian kelajuan tinggi, dan frekuensi radio.

5. Ketahanan kelembapan dan bahan kimia yang dipertingkatkan:

• Bahan Tg tinggi secara amnya mempunyai penyerapan kelembapan yang lebih rendah, bermaksud kurang kelembapan yang diserap dalam persekitaran lembap.
  
• Mencegah masalah sebelum berlaku: Ini tidak sahaja mengurangkan risiko pengelupasan yang disebabkan oleh penyerapan dan pengembangan kelembapan, tetapi juga mengurangkan kemungkinan kegagalan penebat elektrik dan penghijrahan ion dalam persekitaran lembap, serta meningkatkan ketahanan produk dalam persekitaran yang keras.

Nilai Utama yang Dibawa oleh PCB Tg Tinggi

Kelebihan prestasi di atas secara langsung diterjemahkan kepada nilai yang ketara dalam aplikasi praktikal:

1. Lonjakan Kebolehpercayaan:

Operasi stabil dalam keadaan suhu tinggi (seperti di dalam kompartmen enjin kereta, di dalam bekalan kuasa berkuasa tinggi, dan kawasan teras peralatan industri), mengurangkan kegagalan yang berkaitan dengan haba secara ketara, memperpanjang jangka hayat peralatan dan kebolehpercayaan keseluruhan sistem.

2. Peningkatan Kesetiaan Isyarat:

Prestasi elektrik frekuensi tinggi yang cemerlang adalah asas kepada litar digital kelajuan tinggi dan aplikasi RF, memastikan penghantaran isyarat utama yang jelas dan tepat.

3. Pengembangan Sempadan Aplikasi:

Menembusi had suhu PCB tradisional, membolehkan peranti elektronik beroperasi secara boleh dipercayai dalam persekitaran suhu tinggi yang lebih ketat, membuka bidang aplikasi baharu.

4. Jaminan hasil pengeluaran dan kepersisan:

Kestabilan dimensi yang cemerlang adalah prasyarat untuk pengeluaran sambungan interkoneksi berketumpatan tinggi (HDI) dan papan berbilang lapis kompleks, meningkatkan kecekapan pengeluaran dan kekonsistenan produk.

5. Ketahanan jangka panjang:

Gabungan rintangan haba tinggi, rintangan lembapan, dan rintangan bahan kimia memberikan perlindungan jangka panjang kepada peranti elektronik dan mengurangkan kos penyelenggaraan.

Panduan klasifikasi gred suhu Tg bahan PCB

Berdasarkan rintangan haba, substrat PCB biasanya dibahagikan kepada gred berbeza mengikut nilai Tg untuk memenuhi pelbagai keperluan:

1. Tg Biasa: Tg ≥ 135°C

• Bahan wakil: Resin epoksi FR-4 piawai.
  
• Skenario yang sesuai: Kebanyakan elektronik pengguna, peralatan pejabat dan persekitaran suhu konvensional lainnya.

2. Tg Sederhana: Tg ≥ 150°C

• Ciri prestasi: Ketahanan haba yang lebih baik berbanding FR-4 piawai.
  
• Skenario yang sesuai: Aplikasi dengan keperluan prestasi terma yang sedikit lebih tinggi, seperti beberapa peralatan kawalan industri, peralatan komunikasi kelas menengah dan sebagainya.

3. Tg Tinggi:

• Tg 170°C: Sesuai untuk persekitaran suhu sederhana hingga tinggi secara berterusan, seperti elektronik automotif dan pengawal industri.
  
• Tg 180°C: Kestabilan terma yang lebih baik, biasanya digunakan dalam peralatan stesen asas komunikasi, pelayan, dan elektronik pengguna berkebolehpercayaan tinggi.
  
• Tg 200°C: Ketahanan haba yang tinggi, biasanya mempunyai kekonduksian terma yang lebih baik, sesuai untuk elektronik aeroangkasa, peralatan industri berkelas tinggi, dan substrat pencahayaan LED berkuasa tinggi.
  
• Tg 260°C+: Direka untuk persekitaran suhu yang sangat tinggi dan peranti elektronik berketumpatan kuasa tinggi.
  
• Tg 300°C+: Tahap rintangan haba tertinggi bahan komersial yang sedia ada pada masa kini, digunakan dalam situasi penerbangan angkasa, ketenteraan atau industri khas bersuhu tinggi yang paling mencabar.

Analisis Bahan Utama Lazim untuk PCB Tg Tinggi

Pencapaian prestasi Tg tinggi bergantung kepada sistem resin tertentu. Berikut adalah beberapa jenis bahan utama dan ciri-cirinya:

1. Poliimid (PI):

• Nilai Tg: ≥ 250°C (sangat tinggi)
  
• Ciri-ciri: Ketahanan haba yang sangat baik, ketahanan terhadap kakisan kimia yang sangat baik, sifat mekanikal yang baik, pelepasan bahan mudah meruap yang rendah pada suhu tinggi, dan fleksibiliti boleh dipilih.
  
• Aplikasi tipikal: angkasa lepas, elektronik ketenteraan, sensor/pemacu industri bersuhu tinggi, litar fleksibel.

2. Resin epoksi BT:

• Nilai Tg: 180°C – 220°C
  
• Ciri-ciri: Ketahanan haba yang sangat baik, pemalar dielektrik dan kehilangan yang relatif rendah, penyerapan lembapan yang rendah, kebolehpasaran yang baik. Keseimbangan prestasi dan kos dalam laluan peningkatan FR-4.
  
• Aplikasi tipikal: kelengkapan komunikasi, papan induk pelayan, papan litar digital kelajuan tinggi, elektronik pengguna premium.

3. Polifenilena oksida (PPO):

• Nilai Tg: 175°C – 220°C
  
• Ciri-ciri: Penyerapan lembapan sangat rendah, pemalar dielektrik dan kehilangan sangat rendah, kestabilan dimensi yang sangat baik, rintangan hidrolisis yang baik.
  
• Aplikasi tipikal: Papan litar frekuensi tinggi (seperti antena 5G, radar), elektronik aeroangkasa, palang belakang komunikasi kelajuan tinggi.

4. Polimer hablur cecair (LCP):

• Nilai Tg: ≥ 280°C (sangat tinggi)
  
• Ciri-ciri: Hampir tiada penyerapan air, pemalar dielektrik dan kehilangan ultra rendah serta stabil, rintangan kimia yang sangat baik, sifat mekanikal stabil pada suhu tinggi, boleh dijadikan papan fleksibel ultra nipis.
  
• Aplikasi tipikal: Penyambung frekuensi/kelajuan tinggi, 5G/6G, radar kenderaan, sensor persekitaran yang mencabar.

5. Politetrafluoroetilena (PTFE) - sering dipanggil "Teflon":

• Nilai Tg: ≥ 250°C
  
• Ciri-ciri: Pemalar dielektrik dan kehilangan ultra-rendah, kelebihan ketidaktumpuan kimia yang sangat baik, prestasi frekuensi tinggi yang sangat baik. Walau bagaimanapun, PTFE tulen mempunyai keterprosesan yang lemah, kos tinggi, KPK yang agak tinggi dan anisotropi, serta sukar untuk ditala.
  
• Aplikasi tipikal: Litar gelombang mikro premium, sistem radar, komunikasi satelit, peralatan ujian frekuensi tinggi.

6. PTFE berpemu berasaskan seramik:

• Nilai Tg: ≥ 250°C
  
• Ciri-ciri: Bahan pengisi seramik ditambahkan kepada PTFE tulen. Kestabilan meningkat secara ketara, pengaliran haba ditingkatkan, kekuatan mekanikal dan kekerasan meningkat, serta lebih mudah diproses. Prestasi elektriknya sedikit lebih rendah berbanding PTFE tulen tetapi masih sangat baik.
  
• Aplikasi tipikal: Penguat kuasa RF/gelombang mikro frekuensi tinggi, antena stesen asas, peralatan suhu tinggi dan frekuensi tinggi yang memerlukan penyejukan haba yang baik.

7. Resin seramik berbasis hidrokarbon:

• Nilai Tg: ≥ 200°C
  
• Ciri-ciri: Digabungkan dengan resin hidrokarbon dan pengisi seramik. Memberikan pemalar dielektrik rendah, kehilangan rendah, kestabilan terma yang baik, kestabilan dimensi dan kebolehprosesan yang cemerlang, serta kosnya biasanya lebih rendah berbanding bahan berasaskan PTFE.
  
• Aplikasi tipikal: Papan litar digital kelajuan tinggi, papan litar RF frekuensi tinggi, peralatan mikrogelombang, radar kenderaan.

Mengapa memilih LHD sebagai rakan kongsi strategik anda untuk PCB Tg tinggi?

Pembuatan PCB Tg tinggi bukanlah sekadar sambungan mudah kepada pengeluaran FR-4 biasa. Dari pemilihan bahan, kawalan proses laminasi, ketepatan pengeboran sehingga ke rawatan permukaan dan ujian elektrik akhir, setiap proses memberi keperluan yang hampir mencabar dari segi pengurusan suhu dan ketepatan proses. Sebarang penyimpangan kecil boleh menyebabkan berlakunya pengelupasan, letupan papan atau prestasi yang tidak memenuhi piawaian. LHD sangat menyedari perkara ini. Dengan 16 tahun pengumpulan pengalaman dalam bidang PCB khas, kami berazam menjadi rakan pengurusan haba yang kukuh dan boleh dipercayai di sebalik aplikasi suhu tinggi anda.

LHD menyediakan bukan sahaja papan litar, tetapi juga penyelesaian perlindungan lengkap dalam menghadapi cabaran suhu tinggi:

1. Perkhidmatan pemilihan tepat:

Pasukan jurutera kami akan mencadangkan anda penyelesaian bahan yang paling berkesan dari segi kos dengan tahap kesesuaian prestasi tertinggi mengikut senario aplikasi spesifik anda bagi mengelakkan rekabentuk berlebihan atau prestasi yang tidak mencukupi.

2. Kawalan proses presisi:

Dilengkapi dengan mesin penekan suhu berperingkat automatik sepenuhnya dan sistem pemantauan dalam talian, serta bergantung kepada pangkalan data proses eksklusif, memastikan setiap lapisan laminasi mencapai keadaan silang-paut terbaik dan mencapai pengeluaran tanpa kecacatan.

3. Pengurusan haba berkesan sepanjang proses:

Dari penyimpanan bahan mentah hingga kesinambungan suhu dalam proses utama, hingga ujian simulasi persekitaran melampau (TMA, T288, dan lain-lain), sistem jaminan kebolehpercayaan haba yang lengkap telah dibina.

4. Perkhidmatan pengeluaran fleksibel

Menyokong pengeluaran dari 1 unit sampel sehingga tahap pengeluaran besar-besaran, menyediakan sokongan teknikal sepenuhnya dari pengoptimuman DFM hingga pengeluaran besar-besaran, serta mencapai sambungan tanpa gangguan.

5. Sokongan inovasi kolaboratif

Makmal bahan dan kebolehpercayaan terbuka, kongsi sumber ujian, dan atasi bersama masalah pengurusan haba melampau seperti kenderaan elektrik 800V dan elektronik satelit.

6. Penghantaran nilai yang telus

Melalui pembelian secara besar-besaran dan kawalan hasil, nilai produk jangka panjang yang melebihi jangkaan harga disediakan berdasarkan transparansi kos.

Memilih LHD bermaksud memilih rakan kongsi PCB yang memahami dengan mendalam dan mempunyai kawalan ketat terhadap "haba". Kami berjanji menggunakan teknologi terkini, piawaian yang ketat dan kerjasama yang ikhlas untuk memastikan sistem elektronik suhu tinggi anda kekal sekuat dahulu walaupun dalam persekitaran yang keras.

Mulakan rekabentuk "bebas bimbang suhu tinggi" anda sekarang!
Sila hubungi pasukan profesional LHD untuk mendapatkan khidmat nasihat teknikal PCB Tg tinggi dan penyelesaian untuk aplikasi anda.