Für Leiterplatten welche hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind, gilt es rechtzeitig die benötigte Dauerbertriebstemperatur festzulegen um somit ein geeignetes Material zu bestimmen.
Der Tg-Wert des Basismaterials kann hierfür als Referenz verwendet werden. Details haben wir im Folgenden für Sie zusammengefasst.
Tg-Wert
Die Glasübergangstemperatur (Tg) ist eine wichtige Kenngröße des Basismaterials, welche anzeigt, ab welcher Temperatur die Harzmatrix vom glasartigen, spröden Zustand in den weichelastischen übergeht.
Der Tg-Wert des Basismaterials gibt hierbei einen oberen Grenzwert vor, bei dem sich die Harzmatrix zersetzt und es folglich zur Delamination kommt. Der Tg ist daher nicht der Wert der maximalen Einsatztemperatur, sondern kann nur sehr kurz vom Material bestanden werden.
Als Richtwert für eine dauerhafte thermische Belastung gilt: Einsatztemperatur ca. 25°C unter dem Tg.
Wenn die Glasübergangstemperatur Tg bei 170°C und darüber liegt, spricht man von Hoch-Tg-Material.
Hoch-Tg-Materialien haben folgende Eigenschaften:
- hoher Glasfließtemperaturwert (Tg)
- hohe Temperaturbeständigkeit
- lange Delaminationsbeständigkeit
- geringe z-Achsenausdehnung (CTE-Z)
| Material für Hoch-Tg Leiterplatten | Tg | CTE-z (T<Tg) | εr, Dk- Permittivity | Spannungs- festigkeit | Oberflächen- widerstand | Kriechstrom- festigkeit CTI | Thermische Leitfähigkeit | Td-Wert | Cu-Haftung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| °C | ppm/°C | @1GHz | KV/mm | MO | PLC | W/m*K | °C | N/mm | |
| ISOLA IS410 FR4 HTg, CAF-Enhanced | 180° | 55 | 4,0 | 44 | 8,0 x 10^6 | 3 | 0,5 | 350° | 1,2 |
| ISOLA IS420 FR4 HTg, CAF-Enhanced | 170° | 45 | 4,0 | 54 | 3,0 x 10^6 | 3 | 0,4 | 350° | 1,3 |
| ITEQ IT-180A FR4 HTg | 175° | 45 | 4,4 | 45 | 3,0 x 10^10 | - | - | 345° | 1,4 |
| Shengyi S1000-2 FR4 HTg | 180° | 45 | 4,8* | 63 | 7,9 x 10^7 | 3 | - | 345° | 1,4 |
| ARLON 85N Polyimid HTg | 250° | 55 | 4,20* | 57 | 1,6 x 10^9 | - | 0,2 | 387° | 1,2 |
CAF - Conductive Anodic Filament: unerwünschter leitfähiger Faden im Substrat einer Leiterplatte
CTE-z
Der CTE-Wert gibt die thermische Ausdehnung des Basismaterials an. CTE-z steht für die z-Achse und ist z.B. aufgrund der Stabilität der Durchkontaktierungen von Bedeutung. Ein höherer Tg-Wert begünstigt einen geringen CTE-z Wert, welcher die absolute Ausdehnung in der z-Achse repräsentiert. Fehler wie Pad Lifting, Corner Cracks und Hülsenriß innerhalb der Durchkontaktierung können dadurch verhindert werden.
T260- T288-Wert, Td
Ein sehr wichtiger Indikator für die Wärmebeständigkeit ist die Delaminationszeit bei einer bestimmten Temperatur. Getestet wird diese vorzugsweise bei 260 °C oder 288 °C. Der T260- oder T288-Wert gibt die Zeit bis zur Delamination bei 260°C bzw. 288°C an.
Td: Zersetzungstemperatur gibt die Temperatur an, bei der das Basismaterial 5% Gewicht verloren hat und ist eine wichtige Kenngröße für die Thermostabilität eines Basismaterials. Bei Überschreitung dieser Temperatur tritt eine nicht umkehrbare Zersetzung und Schädigung des Materials durch den Zerfall der chemischen Verbindung ein.