نکات کلیدی
- تعریف Tg: دمای انتقال شیشه‌ای محدوده دمایی بحرانی است که در آن پلیمر آمورف از حالت سخت، صلب و شیشه‌ای به حالت نرم و لاستیکی تغییر فاز می‌دهد.
- نقطه ذوب نیست: این پدیده ذوب شدن نیست و رزین مایع نمی‌شود، بلکه یک تغییر ترمودینامیکی بازگشت‌پذیر مرتبه دوم است.
- جهش ضریب انبساط در محور Z: بالاتر از Tg، نرخ انبساط حرارتی عمودی 400 تا 500 درصد افزایش می‌یابد (از ~50 به ~260 ppm/°C)، که فشار کششی شدیدی به ویاهای مس (PTH) وارد می‌کند.
- دسته‌بندی‌های صنعتی: استاندارد ($T_g \approx 130\text{--}140^\circ\text{C}$)، میانی ($T_g \approx 150^\circ\text{C}$) و بالا ($T_g \ge 170^\circ\text{C}$).
- زمان ارتقا به High-Tg: برای بردهای بیش از 8 لایه، لحیم‌کاری بدون سرب RoHS با دمای پیک $260^\circ\text{C}$ و محیط‌های کاری بالای $100^\circ\text{C}$ الزامی است.
دمای انتقال شیشه‌ای چیست؟ تعریف و فیزیک پلیمر
در فیزیک پلیمرها، دمای انتقال شیشه‌ای به تحرک زنجیره‌های مولکولی رزین اپوکسی پخته‌شده برمی‌گردد. در دمای اتاق، زنجیره‌ها در جای خود قفل هستند. با افزایش حرارت و عبور از نقطه $T_g$، زنجیره‌ها شروع به لغزش روی یکدیگر کرده و صلبیت مکانیکی کاهش می‌یابد.
روش‌های استاندارد اندازه‌گیری Tg بر اساس IPC
سه روش آزمون مرجع در استاندارد IPC-TM-650 وجود دارد:
- کالری‌سنجی روبشی تفاضلی (DSC, IPC-TM-650 2.4.25)
- آنالیز ترمومکانیکی (TMA, IPC-TM-650 2.4.24)
- آنالیز مکانیکی دینامیکی (DMA, IPC-TM-650 2.4.24.4)
پرسش‌های متداول درباره Tg برد مدار چاپی
دمای انتقال شیشه‌ای در مدار چاپی به چه معناست؟
دمایی است که رزین اپوکسی استحکام صلب خود را از دست داده و انبساط عمودی محور Z به سرعت شتاب می‌گیرد.
آیا Tg همان حداکثر دمای کارکرد مدار است؟
خیر، حداکثر دمای کارکرد پیوسته برد باید حداقل 20 تا 30 درجه سانتی‌گراد پایین‌تر از مقدار Tg باشد.
چرا لمینت High-Tg برای مونتاژ بدون سرب ضروری است؟
پیک دمای کوره بدون سرب به 260 درجه سانتی‌گراد می‌رسد؛ لمینت High-Tg مانع از شکست ویاهای متالیزه و لایه‌لایه شدن بستر می‌شود.
منابع مرتبط و راهنماهای فنی
- /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