Hochtemperatur-PCB

Was ist eine Hochtemperatur-Leiterplatte?

Eine Hochtemperatur-Leiterplatte ist eine Leiterplatte, die für hohe Temperaturen ausgelegt ist. Diese PCBs werden auch als High-Tg-PCBs bezeichnet. Sie werden für den Hochtemperaturbetrieb verwendet.

Diese Leiterplatten erfordern jedoch spezielle Materialien, um hohen Temperaturen von 150 bis 170°C standzuhalten.

Bei thermischen Dauerbelastungen gilt eine einfache Faustregel für Hochtemperatur-Leiterplatten bei Betriebstemperaturen von ca. 25°C unter Tg.

Wenn sich Ihr Produkt im Temperaturbereich von 130°C oder höher befindet, wird daher empfohlen, Material mit hoher Tg zu verwenden.

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Was sind die Materialauswahlkriterien für PCB mit hohem Tg-Wert?

Überlegungen zu PCB-Materialien mit hohem Tg-Wert folgen einer einfachen Faustregel. Als Faustregel gilt: Liegt die Betriebstemperatur ca. 25 °C unter der Glasübergangstemperatur, hält das Leiterplattenmaterial einer zunehmenden thermischen Belastung stand. Dies bedeutet, dass bei einem Anstieg der erwarteten Betriebstemperatur auf 130°C die Platine aus Materialien mit hohem Tg hergestellt werden muss. Bei der Materialauswahl für Hochtemperatur-Leiterplatten müssen die folgenden Faktoren berücksichtigt werden.

• Flammwidrigkeit

• Chemische Resistenz

• Geringe Rußbildung

Es gibt mehrere ausgereifte Materialien, die für die Herstellung von Leiterplatten mit hohem Tg geeignet sind.

Welche Materialien werden zur Herstellung von PCBs mit hohem Tg verwendet?

Die Materialien, die zur Herstellung von PCBs mit hohem Tg verwendet werden, sind flammhemmende Materialien. Glasepoxidharz hat flammhemmende Eigenschaften. Daher werden Epoxidharze enthaltende Polymere und Verbundstoffe für die PCB-Herstellung mit hohem Tg bevorzugt.

Zu den gängigsten Materialien mit hohem Tg gehören: ISOLA IS410, ISOLA IS420, ISOLA G200, SY-S1000-2, ITEQ IT-180A.

IS410

IS410 basiert auf einem High-Tg-Epoxidsystem mit einer nominellen Glasübergangstemperatur von 170 - 180 °C (DSC). Es ist für mehrere Temperaturausschläge geeignet und hat den 6X-Löttest bei einer Temperatur von 288°C bestanden. Es eignet sich auch zum bleifreien Löten in der Hochtemperatur-Leiterplattenfertigung.

IS420

IS420 ist eine Hochleistungs-Glasübergangstemperatur von 170 °C (Tg) FR-4 System für mehrschichtige Leiterplatten (PWB)-Anwendungen, bei denen maximale thermische Leistung und Zuverlässigkeit erforderlich sind. IS420-Laminat- und Prepreg-Produkte werden mit einem einzigartigen multifunktionalen Hochleistungs-Epoxidharz hergestellt, das mit Glasgewebe in Elektroqualität (E-Glas) verstärkt ist. Dieses System bietet eine verbesserte thermische Leistung und niedrige Expansionsraten im Vergleich zu herkömmlichem FR-4, während die Verarbeitbarkeit von FR-4 beibehalten wird.

G200

G200 ist eine Kombination aus Epoxidharz und Bismaleinimid/Triazin (BT). Es bietet hohe thermische Beständigkeit, hohe mechanische Festigkeit und absolute elektrische Leistung. Es ist für mehrschichtige Leiterplatten geeignet.

Hochtemperatur-Leiterplatte für Hochtemperaturanwendungen

Wie wir alle wissen, holen Designer mehr Leistung aus Leiterplatten heraus. Die Leistungsdichte steigt und die daraus resultierenden hohen Temperaturen können schwere Schäden an Leitern und Dielektrika verursachen. Erhöhte Temperaturen – sei es aufgrund von I2R-Verlusten oder Umgebungsfaktoren – wirken sich auf den Wärmewiderstand und die elektrische Impedanz aus, was zu einer instabilen Systemleistung führt (auch wenn es sich nicht um einen vollständigen Ausfall handelt). Der Unterschied in der Wärmeausdehnung zwischen einem Leiter und einem Dielektrikum (ein Maß für die Tendenz eines Materials, sich beim Erhitzen auszudehnen und beim Abkühlen zusammenzuziehen) kann mechanische Spannungen verursachen, die zu Rissen und Verbindungsfehlern führen können, insbesondere wenn die Leiterplatte wird periodisch erhitzt und gekühlt. Wenn die Temperatur hoch genug ist, kann das Dielektrikum seine strukturelle Integrität vollständig verlieren und die ersten Dominosteine in Schwierigkeiten bringen.

Hoch-Tg-Komponenten werden sowohl in starren als auch in flexiblen Leiterplatten verwendet.

Starre Leiterplatten mit hoher tg werden in rauen Umgebungen eingesetzt, also in Anwendungen und Geräten mit viel Vibrationen und Stößen, extremen Temperaturen oder bestimmten chemischen Komponenten wie Autoteilen, dem Inneren von Raketen oder Düsentriebwerken.

Hohe Tg Flex-Leiterplatten sind so konzipiert, dass sie raueren Umgebungen und höheren Temperaturen standhalten als starre Leiterplatten. Flex-Leiterplatten werden in Umgebungen und Branchen wie Unterhaltungselektronik, Luft- und Raumfahrt und Militär, Medizin, Automobil usw. verwendet.

High-Tg-Material ist auch beliebt in LED Beleuchtungsindustrie, weil die Verlustleistung von LED höher ist als bei normalen elektronischen Komponenten, aber die gleiche Struktur von FR-4-Platine ist viel billiger als Metallkern-PCB, wie z Aluminium PCB .

PCB-Wärmeableitungstechniken und Designüberlegungen

Wenn Sie die Leiterplatte vor den hohen Temperaturen des Anwendungsprozesses oder den extremen Temperaturen der bleifreien Bestückung schützen möchten, ist eine PCB mit hohem Tg sehr wichtig, aber Sie sollten natürlich eine Vielzahl von Methoden in Betracht ziehen, um die extremen Temperaturen zu absorbieren Wärme, die durch das Fernhalten von Ihrer elektronischen Anwendung auf der Leiterplatte erzeugt wird.

Drei Faktoren müssen berücksichtigt werden, um die hohe Wärme, die durch das Zusammenwirken von elektronischen Geräten und Leiterplatten entsteht, abzuführen: Konvektion, Leitung und Strahlung.

Zusammenfassend sind die Wärmemanagementoptionen, die einem Designer zur Verfügung stehen, die Leistungsdichte zu reduzieren, das Gerät von Wärmequellen zu entfernen oder von diesen zu isolieren, leistungsfähigere Kühlmechanismen bereitzustellen (z. B. größere Lüfter, Flüssigkeitskühlsysteme usw.), die Größe zu erhöhen und Zugänglichkeit der Kühlkörper, verwenden Sie größere Leiter oder verwenden Sie exotische Materialien, die höheren Temperaturen standhalten können. All dies hat Auswirkungen auf Kosten, Größe und Gewicht des Gesamtsystems, die in den frühesten Konzeptentwicklungs- und Designphasen berücksichtigt werden müssen.

Hochtemperatur-PCB-Design erfordert ein hohes Maß an Know-how

Ein höherer Tg-Punkt entspricht einem höheren Temperaturbedarf beim Laminieren, was sich sowohl auf die Leiterplatte als auch auf deren elektrische Eigenschaften auswirkt. Aufgrund der besonderen Bedingungen, die während dieses Prozesses erforderlich sind, wird die Zusammenarbeit mit Experten dringend empfohlen.

VictoryPCB ist einer der führenden PCB-Hersteller in China. Wir können Ihnen bei der Bestimmung, ob Sie Hochtemperatur-Leiterplatten benötigen, helfen und Sie bei der Auswahl spezifischer Materialien und Technologien unterstützen, die für Ihre Anwendung nützlich sein könnten. Wenn Sie auf RoHS umsteigen oder einfach nur weitere Informationen zu den High-Tg-Laminaten benötigen, rufen Sie uns bitte an und wir helfen Ihnen gerne weiter.

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