Hochtemperatur-Leiterplatte

Was ist eine Hochtemperatur-Leiterplatte?

Eine Hochtemperatur-Leiterplatte ist eine Leiterplatte, die dafür ausgelegt ist, hohen Temperaturen standzuhalten. Diese PCBs werden auch als High-Tg-PCBs bezeichnet. Sie werden für den Hochtemperaturbetrieb eingesetzt.

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

Bei kontinuierlicher thermischer Belastung sollte eine einfache Faustregel für Hochtemperatur-Leiterplatten bei Betriebstemperaturen von ca. 25 °C unter Tg befolgt werden.

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

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Was sind die Materialauswahlkriterien für Leiterplatten mit hoher Tg?

Überlegungen zu PCB-Materialien mit hoher Tg folgen einer einfachen Faustregel. Als Faustregel gilt: Liegt die Betriebstemperatur etwa 25 °C unter der Glasübergangstemperatur, hält das Leiterplattenmaterial einer zunehmenden thermischen Belastung stand. Das heißt, wenn die erwartete Betriebstemperatur auf 130 °C ansteigt, muss die Platine aus Materialien mit hoher Tg bestehen. Bei der Auswahl von Materialien für Hochtemperatur-Leiterplatten müssen die folgenden Faktoren berücksichtigt werden.

• Flammhemmung

• Chemische Beständigkeit

• Geringe Rußbildung

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

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

Die zur Herstellung von Leiterplatten mit hoher Tg verwendeten Materialien sind flammhemmende Materialien. Glasepoxidharz hat flammhemmende Eigenschaften. Daher werden Polymere und Verbundwerkstoffe, die Epoxidharze enthalten, für die Herstellung von Leiterplatten mit hoher Tg bevorzugt.

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

IS410

IS410 basiert auf einem Epoxidsystem mit hoher Tg und einer nominellen Glasübergangstemperatur von 170–180 °C (DSC). Es eignet sich für mehrere Temperaturschwankungen und hat den 6-fachen 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 (Tg) von 170 °C. FR-4 System für mehrschichtige Leiterplattenanwendungen (PWB), bei denen maximale thermische Leistung und Zuverlässigkeit erforderlich sind. IS420-Laminat- und Prepreg-Produkte werden aus einem einzigartigen, leistungsstarken, multifunktionalen Epoxidharz hergestellt, das mit Glasgewebe in Elektroqualität (E-Glas) verstärkt ist. Dieses System bietet im Vergleich zu herkömmlichem FR-4 eine verbesserte thermische Leistung und niedrige Expansionsraten und behält gleichzeitig die FR-4-Verarbeitbarkeit bei.

G200

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

Hochtemperatur-Leiterplatte für Hochtemperaturanwendungen

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

Komponenten mit hoher Tg werden sowohl in starren als auch in flexiblen Leiterplatten verwendet.

Starre Leiterplatten mit hoher Tg werden in rauen Umgebungen eingesetzt – mit anderen Worten, bei Anwendungen und Geräten mit starken Vibrationen und Stößen, extremen Temperaturen oder bestimmten chemischen Komponenten, wie z. B. Autoteilen, dem Inneren von Raketen oder Düsentriebwerken.

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

Auch Materialien mit hohem Tg-Wert sind beliebt LED Beleuchtungsindustrie, da die Verlustleistung von LEDs höher ist als bei normalen elektronischen Bauteilen, aber der gleiche Aufbau von FR-4-Platine ist viel billiger als Leiterplatten mit Metallkern, wie z Aluminium PCB.

PCB-Wärmeableitungstechniken und Designüberlegungen

Wenn Sie die Leiterplatte vor den hohen Temperaturen des Auftragungsprozesses oder den extremen Temperaturen der bleifreien Montage schützen möchten, ist eine Leiterplatte mit hoher Tg sehr wichtig, aber Sie sollten natürlich verschiedene Methoden in Betracht ziehen, um die extremen Temperaturen zu absorbieren Wärme, die entsteht, wenn Sie sich von Ihrer elektronischen Anwendung auf der Leiterplatte fernhalten.

Um die hohe Wärme abzuleiten, die durch die Interaktion zwischen elektronischen Geräten und Leiterplatten entsteht, müssen drei Faktoren berücksichtigt werden: Konvektion, Leitung und Strahlung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wärmemanagementoptionen, die einem Entwickler zur Verfügung stehen, darin bestehen, die Leistungsdichte zu reduzieren, das Gerät von Wärmequellen zu entfernen oder zu isolieren, leistungsstärkere Kühlmechanismen bereitzustellen (z. B. größere Lüfter, Flüssigkeitskühlsysteme usw.) und die Größe zu vergrößern und Zugänglichkeit der Kühlkörper, verwenden Sie größere Leiter oder verwenden Sie exotische Materialien, die höheren Temperaturen standhalten. All dies hat Auswirkungen auf Kosten, Größe und Gewicht des Gesamtsystems, die bereits in den frühesten Phasen der Konzeptentwicklung und des Entwurfs berücksichtigt werden müssen.

Das Hochtemperatur-PCB-Design erfordert ein hohes Maß an Fachwissen

Ein höherer Tg-Punkt bedeutet einen höheren Temperaturbedarf während des Laminierungsprozesses, der sich sowohl auf die Leiterplatte als auch auf ihre elektrischen Eigenschaften auswirkt. Aufgrund der besonderen Bedingungen, die bei diesem Prozess erforderlich sind, wird die Zusammenarbeit mit Experten dringend empfohlen.

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

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