PCB de alta Tg: resistencia al calor superior para aplicaciones avanzadas

Tg representa el rango de temperatura en el que el material base de una PCB pasa de un estado sólido, rígido y vítreo a un estado gomoso. Es importante seleccionar una PCB con un valor Tg de al menos 20-25 grados centígrados más alto que la temperatura de funcionamiento esperada del dispositivo. Esto asegura la estabilidad del tablero y evita efectos adversos durante el proceso de fabricación. Los PCB de alta Tg tienen una excelente resistencia térmica, resistencia mecánica y estabilidad química, lo que los hace esenciales para un funcionamiento confiable en aplicaciones electrónicas de alta densidad.

¿Qué es PCB de alto TG?

Una PCB de Tg alta se refiere a una placa de circuito impreso con una temperatura de transición vítrea (Tg) alta. Tg es la temperatura a la que el material base de la PCB cambia de un estado sólido y rígido a un estado más gomoso. Es decir, Tg es una propiedad mecánica que designa la temperatura de transición vítrea, es decir, la temperatura más alta a la que el sustrato permanece rígido.

Un PCB FR4-Tg normal es de 130-140 grados, el Tg medio es superior a 150-160 grados y el Tg alto es superior a 170 grados. Mediante el uso de materiales con valores de Tg más altos, las PCB de alta Tg pueden soportar temperaturas elevadas sin deformaciones, deslaminación u otros problemas relacionados con la temperatura. Esto los hace adecuados para aplicaciones en las que la disipación de calor y la gestión térmica son fundamentales, lo que garantiza la longevidad y el rendimiento de los componentes electrónicos de la placa.

Propiedades de PCB de alta Tg

Los PCB de alta Tg poseen varias propiedades clave que los hacen ventajosos para algunas aplicaciones.

• Resistencia a altas temperaturas: Los PCB de alta Tg están diseñados para soportar temperaturas elevadas sin perder su integridad estructural. Presentan una excelente resistencia al calor, lo que evita problemas como la deformación o la delaminación durante el funcionamiento.

• Resistencia mecánica mejorada: Estos PCB ofrecen una estabilidad mecánica mejorada, lo que garantiza que puedan soportar el estrés y la tensión de los procesos de ensamblaje, las vibraciones y los ciclos térmicos. Su construcción robusta mejora la fiabilidad y la longevidad de la tabla.

• Integridad de señal mejorada: Los PCB de alta Tg proporcionan una mejor transmisión de la señal y reducen la pérdida de señal, especialmente en aplicaciones de alta frecuencia. Sus propiedades eléctricas superiores contribuyen a mejorar la integridad de la señal y minimizar la distorsión de la señal.

• Gestión térmica fiable: Debido a su capacidad para manejar temperaturas más altas, los PCB de alta Tg facilitan la disipación de calor eficiente, lo que evita el sobrecalentamiento de los componentes electrónicos sensibles. Esta propiedad es crucial para mantener un rendimiento óptimo y prevenir fallas relacionadas con la temperatura.

• Resistencia química: Los PCB de alta Tg exhiben una resistencia mejorada a los productos químicos y solventes, lo que los hace más duraderos en entornos hostiles. Esta propiedad garantiza su funcionalidad y fiabilidad a largo plazo incluso en condiciones de funcionamiento exigentes.

• Flexibilidad de diseño: Los PCB de alta Tg se pueden fabricar con varias capas, lo que permite la creación de circuitos complejos y admite tecnologías avanzadas, como interconexiones de alta densidad y componentes de paso fino.

Ventajas de los PCB de alta Tg

Perfecto para PCB multicapa y HDI

Los PCB multicapa y de interconexión de alta densidad, conocidos por su tamaño compacto y sus circuitos densamente empaquetados, tienden a producir mucho calor. Los PCB de alta Tg son ideales para este tipo de placas porque pueden soportar una mayor disipación de calor sin comprometer el proceso de fabricación. Esto garantiza que las PCB sean fiables y duraderas, incluso en aplicaciones exigentes.

Estabilidad mejorada con sustratos de PCB de alta Tg

Aumentar la Tg, o temperatura de transición vítrea, de un sustrato de PCB puede aumentar significativamente el rendimiento de la placa. Una Tg más alta significa una mejor resistencia al calor, los productos químicos y la humedad, lo que mejora la estabilidad general del dispositivo. Esta mejora es crucial para la electrónica que necesita funcionar de manera confiable en condiciones estresantes.

Manejo de alta densidad de potencia

Los dispositivos que generan mucho calor debido a la alta densidad de potencia pueden beneficiarse de los PCB con alta Tg. Estas placas están diseñadas para gestionar el calor de forma eficaz, garantizando que el dispositivo siga siendo funcional y seguro. En lugar de utilizar una PCB más grande para disipar el calor, lo que puede cambiar el diseño y los requisitos de energía, una PCB de alta Tg ofrece una solución más eficiente.

Aplicaciones de PCB de alta Tg

Con el rápido crecimiento de la industria electrónica, los materiales de alta Tg se han utilizado ampliamente en diversas aplicaciones, como computadoras, equipos de comunicación, instrumentos de precisión y más. Dado que los productos electrónicos se esfuerzan por aumentar la funcionalidad y el desarrollo multicapa, los materiales de sustrato de PCB requieren una mayor resistencia al calor como requisito previo. La aparición y el avance de las tecnologías de montaje de alta densidad como SMT y CMT han hecho que las placas de circuito impreso dependan cada vez más de sustratos con una resistencia superior al calor, especialmente en los casos que involucran adelgazamiento, aberturas pequeñas y cableado fino.

Además, los materiales de alta Tg han ganado popularidad en la industria de la iluminación LED. Los LED generan más calor en comparación con los componentes electrónicos estándar. Mientras que los PCB con núcleo de metal, como los PCB de aluminio, ofrecen una excelente disipación de calor, el mismo diseño estructural que utiliza Tableros FR-4 es mucho más rentable.

Tg para PCB

Para PCB, Tg corresponde a la temperatura a la cual las fibras de vidrio se vuelven amorfas durante la laminación de capas de diferentes materiales bajo alta temperatura y presión. No es la temperatura máxima de funcionamiento de la PCB, sino la temperatura que la PCBA puede soportar durante un breve periodo de tiempo antes de que se deteriore.

El laminado revestido de cobre (FR4) con imágenes de capa interna es el material más utilizado en la producción de PCB, pero requiere el uso de capas PREPRG, que están laminadas para mayor rigidez. El calor requerido para la rigidez de PREPRG debe aplicarse sin exceder el FR4 Tg para mantener la estabilidad de la PCB. La Tg estándar de FR4 está entre 130 y 140 °C, con una Tg mediana de 150 °C y una Tg alta superior a 170 °C. En estado caliente, el FR4 con alta Tg tendrá mejor resistencia mecánica y química al calor y la humedad que el FR4 estándar.

Tg para montaje de PCB

Las fluctuaciones de temperatura pueden afectar significativamente el rendimiento y la confiabilidad de los ensamblajes de PCB (PCBA). Los materiales utilizados en las PCB se expanden con el aumento de la temperatura, lo que provoca tensión mecánica y posibles microfisuras. Estas microfisuras a menudo pasan desapercibidas durante las pruebas eléctricas realizadas después de la producción. Sin una detección adecuada, pueden ocurrir fallas durante el ensamblaje o incluso en el producto final, lo que genera problemas de confiabilidad. Además, el cambio hacia aleaciones de soldadura sin plomo, según lo dispuesto por las directivas RoHS, ha aumentado la temperatura de soldadura de las PCB. Para garantizar la integridad de las PCBA, es fundamental elegir una PCB con las características mecánicas adecuadas, especialmente una Tg adecuada que coincida con el proceso de soldadura seleccionado.

¿Cuándo necesita una PCB de alta Tg?

Si su placa de circuito impreso no puede soportar una carga térmica no superior a 25 grados centígrados por debajo de la Tg, necesitará una placa de circuito impreso de alta Tg para sus aplicaciones. Si el circuito debe funcionar a 150 °C, se prefiere un material con una Tg mayor o igual a 180 °C. Dichos requisitos se ven típicamente en aplicaciones espaciales y comerciales. Además, también garantiza la seguridad con PCB de alta Tg si su producto está funcionando en el rango de 130 grados centígrados o más. No hace falta decir que la razón principal de la alta Tg de PCB es el cambio a RoHS PCB. Por lo tanto, cada vez hay más industrias de PCB que se mueven hacia materiales de alta Tg, ya que la soldadura sin plomo para fluir necesita temperaturas más altas.

Materiales de alta Tg utilizados en VictoryPCB

La diferencia entre el FR-4 estándar y los materiales de alta Tg es que los sustratos de PCB de alta Tg se desempeñarán mejor en términos de resistencia mecánica, estabilidad dimensional, adhesión, absorción de agua y gestión térmica. Si tiene alguna otra pregunta, por favor ponerte en contacto con nosotros y nuestro experto en pcb lo ayudará a elegir los materiales adecuados para pcb de alto tg.