Температура стеклования (Tg) — это ключевой параметр термостойкости базовых материалов (base materials) для печатных плат, представляющий собой диапазон температур, в котором полимерная матрица (например, эпоксидная, полиимидная, фенольная смола) переходит из жёсткого стеклообразного состояния в высокоэластичное. При нагреве выше Tg механические свойства материала резко изменяются: модуль упругости падает, коэффициент теплового расширения (CTE) увеличивается, а диэлектрические характеристики могут ухудшаться. Для стандартного эпоксидного стеклотекстолита FR-4 значение Tg обычно составляет 130–140 °C.
Методы измерения
Значение Tg определяется экспериментально методом дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC, Differential Scanning Calorimetry) по стандарту IPC-TM-650 2.4.25 или динамическим механическим анализом (DMA). Измерение является обязательной частью входящего контроля и сертификации материала.
Влияние на надёжность платы
Превышение температуры процесса (например, при бессвинцовой пайке с пиковой температурой ~260 °C) над Tg материала приводит к критическим последствиям:
-
Резкое увеличение CTE в Z-оси (перпендикулярно плоскости платы), что вызывает механические напряжения в металлизированных переходных отверстиях (PTH) и может привести к их разрыву при термоциклировании.
-
Снижение механической прочности и повышение риска коробления (warpage) платы.
-
Возможность расслоения (delamination, blister) из-за деградации адгезионных свойств смолы.
Для процессов, требующих многократного или высокотемпературного нагрева (например, сборка компонентов в корпусах BGA), необходимо использовать материалы с повышенной Tg (High-Tg FR-4, 170–180 °C) или полиимиды (Tg > 250 °C).
Значение для контрактного производства
Выбор материала с требуемым значением Tg является одним из первых решений при технологической подготовке производства (NPI). Производитель обязан подтвердить соответствие материала заявленной Tg сертификатом и проводить выборочный контроль. Нарушение этого параметра напрямую влияет на гарантированный срок службы и надёжность конечного изделия, особенно для аппаратуры промышленного (класс 2) и высоконадёжного (класс 3) назначения.
Источники: Стандарты IPC-4101 (спецификации базовых материалов), IPC-TM-650 2.4.25 (метод измерения), технические паспорта (datasheets) производителей материалов (Isola, Shengyi, Panasonic).