النقاط الرئيسية
- تعريف Tg: درجة حرارة التحول الزجاجي هي النطاق الحراري الحرج الذي يتحول فيه البوليمر غير المتبلور من حالة صلبة زجاجية إلى حالة مرنة ومطاطية.
- ليست نقطة انصهار: التحول الزجاجي ليس ذوباناً؛ الراتنج لا يسيل، بل هو تغير ديناميكي حراري قابل للعكس.
- قفزة التمدد الحراري في المحور Z: فوق Tg، يرتفع معدل التمدد الحراري العمودي بنسبة 400% إلى 500% (من ~50 ppm/°C إلى ~260 ppm/°C)، مما يضع إجهاداً شديداً على فتحات النحاس المطلية (PTH).
- التصنيفات الصناعية: FR-4 قياسي ($T_g \approx 130\text{--}140^\circ\text{C}$)، ومتوسط $T_g$ ($T_g \approx 150^\circ\text{C}$)، وعالي $T_g$ ($T_g \ge 170^\circ\text{C}$).
- متى يلزم الترقية: ركائز High-Tg إلزامية للوحات التي تتجاوز 8 طبقات، ولعمليات اللحام الخالي من الرصاص ($260^\circ\text{C}$)، والبيئات الصناعية القاسية.
ما هي درجة حرارة التحول الزجاجي؟ المفهوم والفيزياء
في علم البوليمرات، ترتبط درجة حرارة التحول الزجاجي بحركة السلاسل الجزيئية. عند درجة حرارة الغرفة تكون السلاسل مقيدة في شبكة صلبة. ومع زيادة الطاقة الحرارية وتجاوز عتبة $T_g$، تنزلق السلاسل وتنخفض الصلابة الميكانيكية.
طرق قياس Tg المعتمدة في IPC
تعتمد صناعة الدوائر المطبوعة ثلاث طرق قياسية وفق IPC-TM-650:
- قياس المسعر بالمسح التفاضلي (DSC, IPC-TM-650 2.4.25)
- التحليل الميكانيكي الحراري (TMA, IPC-TM-650 2.4.24)
- التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA, IPC-TM-650 2.4.24.4)
الأسئلة الشائعة حول Tg للدوائر المطبوعة
ماذا تعني درجة حرارة التحول الزجاجي للوحة المطبوعة؟
هي درجة الحرارة التي تبدأ عندها مصفوفة الإيبوكسي بفقدان صلابتها ويتسارع تمددها الحراري في الاتجاه الرأسي.
هل تمثل Tg درجة حرارة التشغيل القصوى؟
لا، يجب أن تظل درجة حرارة التشغيل المستمرة أقل بمقدار 20 إلى 30 درجة مئوية على الأقل من Tg.
لماذا تعد High-Tg ضرورية للحام الخالي من الرصاص؟
تصل حرارة اللحام الخالي من الرصاص إلى 260 مئوية؛ وتمنع ركائز High-Tg حدوث تصدعات في الفتحات وانفصال الطبقات.
موارد وأدلة تقنية ذات صلة
- /blog/fr4-material-properties - Complete FR-4 material properties, Dk, and thermal specifications
- /materials - High-Tg and high-frequency substrate materials catalog
- /pcb - Fabrication specifications for high-layer-count multilayer circuit boards
- /pcba - Lead-free RoHS surface-mount assembly thermal profiles