Ключевые выводы

Определение Tg: Температура стеклования — это критический температурный диапазон, в котором аморфный полимер переходит из твердого стеклообразного состояния в мягкое высокоэластическое.
Не является температурой плавления: Стеклование не означает плавление полимера; это обратимый термодинамический фазовый переход второго рода.
Скачок CTE по оси Z: Выше Tg скорость теплового расширения по оси Z возрастает на 400–500% (с ~50 ppm/°C до ~260 ppm/°C), вызывая колоссальные нагрузки на медные переходные отверстия (PTH).
Классы материалов: Стандартный FR-4 ($T_g \approx 130\text{--}140^\circ\text{C}$), Mid-$T_g$ ($T_g \approx 150^\circ\text{C}$) и High-$T_g$ ($T_g \ge 170^\circ\text{C}$).
Когда применять High-Tg: Обязательно для многослойных плат от 8 слоев, бессвинцовой пайки ($260^\circ\text{C}$) и работы при температурах выше $100^\circ\text{C}$.

Что такое температура стеклования? Физика и определение

В физике полимеров температура стеклования описывает подвижность молекулярных цепей. В отвержденной эпоксидной матрице при комнатной температуре полимерные цепи жестко связаны. При нагреве выше $T_g$ цепи обретают подвижность, снижая механический модуль упругости и ускоряя тепловое расширение.

Методы измерения Tg по стандартам IPC

Используются три стандартных метода по IPC-TM-650:

Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC, IPC-TM-650 2.4.25)
Термомеханический анализ (TMA, IPC-TM-650 2.4.24)
Динамический механический анализ (DMA, IPC-TM-650 2.4.24.4)

Часто задаваемые вопросы о Tg печатных плат

Что означает температура стеклования для печатной платы?

Это температурный порог, при котором диэлектрическая подложка размягчается, а коэффициент теплового расширения резко возрастает.

Является ли Tg максимальной рабочей температурой?

Нет, предельная длительная рабочая температура платы должна быть минимум на 20–30 °C ниже температуры Tg.

Почему для бессвинцовой пайки требуется High-Tg?

Пиковая температура бессвинцового оплавления достигает 260 °C. Материалы High-Tg исключают растрескивание металлизации отверстий и расслоение.

Связанные ресурсы и технические руководства

/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