高周波PCB技術 - PCB 基材のTg値とは

私たちはPCB生産データを提出してサンプリングの準備をして、ボード工場のオンラインサンプリングの価格計算ページには、pcb基板のTg値に関する選択肢があります。異なるTg値は最終的なサンプリング費用に影響します。別の角度から言えば、基材のTg値に料金を払う必要がありますが、このTg値は何ですか。どのような場合に高いTg値板材に追加料金を払う必要がありますか。

業界では長い間、Tg値はFR-4基材を区分するための最も一般的な等級指標であり、Tg値が高いほど材料の信頼性が高いと考えられてきた。

下文の例を見てください。

FR-4基材の説明：

Tg 135℃、基材用途：本体板、消費系電子製品など

Tg 180℃、基材用途：CPUマザーボード、DDR 3メモリ基板、ICパッケージ用基板など。

プリント基板に対する基板の役割は、電子デバイスに対するプリント基板の役割と同様に重要である。PCBの基材によって性質によって有機基板と無機基板の2つの大きな系に分けることができる。

有機基板は、フェノール樹脂が含浸した多層紙層又はエポキシ樹脂、ポリイミド、シアネート、BT樹脂等が含浸した不織布又はガラスクロス層からなる。これらの基板の用途は、動作温度、周波数、機械的強度などのPCB用途に必要な物理的特性に依存する。

無機基板は主にセラミックスと金属材料、例えばアルミニウム、軟鉄、銅を含む。これらの基板の用途は通常、放熱の必要性に依存する。

私たちがよく使う剛性プリント基板は、FR-4エポキシガラス繊維布基板などの有機基板に属し、エポキシ樹脂を接着剤とし、電子級ガラス繊維布を補強材料とする基板の一種である。

FR-4はエポキシ樹脂を接着剤とし、樹脂材料にはガラス転移温度Tg（glass transition temperature）という重要な特性パラメータがあり、材料が相対剛性または「ガラス」状態から容易性または軟化状態に遷移する温度転移点を指す。

ガラス状物質がガラス状と高弾性状態との間で相互に逆転可能な温度。どういう意味ですか。すなわち、FR−4基板のバインダーエポキシ樹脂がTg未満の温度になると、材料は硬い「ガラス状」になる。温度がTgを超えると、材料はゴムのような柔軟で可撓性の性質を呈する。そうだ。それは柔らかくなりました。

高弾性状態

樹脂の熱受容温度がTgを超えると、非晶質状態の分子鎖が動き始め、樹脂は高弾性状態に入る。この状態にある樹脂はゴム状態のエラストマーに似ているが、可逆的な変形特性を持っている。

注意、温度がTg値を超えた後、材料は次第に柔らかくなり、そして樹脂が分解されない限り、温度がTg値以下に冷却されると、それは以前と同じ性質の剛性状態に戻ることができる。

窒素、熱分解温度というTd値があり、樹脂系材料がある高温点に加熱されると、樹脂系が分解を開始する。樹脂内の化学結合が破断し始め、揮発成分のオーバーフローを伴うと、PCB基材中の樹脂は少なくなります。Td点とは、このプロセスが開始される温度点を指す。Tdは通常、原質量の5%を失った場合に対応する分解温度点と定義される。しかし、この5%は多層PCBにとって非常に高い。

PCBアップロード線の特性インピーダンスに影響を与える要因は、線幅、引き廻しと基準平面間隔、板材誘電率などがあることを知っている。一方、基板材料の樹脂量は誘電特性に大きな影響を与え、樹脂が揮発した後の引き廻し制御と基準平面との間隔にも影響を与える。

無鉛溶接プロセスには、このTd値、例えば従来のスズ鉛溶接プロセスの温度範囲は210 ~ 245℃であり、無鉛溶接プロセスの温度範囲は240 ~ 270℃であることを考慮する必要がある。