高Tg材料的抗分层能力验证及多层板选型标准
一、TMA测试曲线对比
通过TMA(热机械分析)测试曲线对比Tg170℃(Megtron6)与Tg140℃(FR4)材料的Z轴膨胀率差异,可以发现以下关键点:
Tg170℃(Megtron6)材料
- 玻璃化转变温度(Tg):约250℃,远高于FR4的140℃。
- Z轴热膨胀系数(CTE):在玻璃态下约为39 ppm/℃,远低于FR4的14-16 ppm/℃(X/Y轴)。
- 高温稳定性:在260℃焊接受热时,分层时间可延长至300秒以上。
Tg140℃(FR4)材料
- 玻璃化转变温度(Tg):约140℃,符合IPC-4101E标准。
- Z轴热膨胀系数(CTE):在玻璃态下约为50 ppm/℃,超过Tg后骤增至250 ppm/℃。
- 高温稳定性:在260℃焊接受热时,分层时间约为120秒。
二、多层板选型标准
1. 工作温度要求
- 高温环境(>130℃):优先选择Tg≥170℃的高Tg材料(如Megtron6),以确保长期可靠性。
- 常温环境(≤130℃):可选用标准Tg的FR4材料,以降低成本。
2. 信号完整性
- 高频应用(>5GHz):选择低粗糙度铜箔(如HVLP铜箔)和低损耗因子(Df)的材料(如Megtron6),以减少信号损耗。
- 低频应用(≤5GHz):FR4材料可满足需求,但需确保介电常数(Dk)的稳定性。
3. 环境耐受性
- 高湿环境:选择吸水率低的材料(如Megtron6,吸水率<0.1%),以防止性能退化。
- 标准环境:FR4材料可满足要求,但需注意其吸水率(≤19mg)对性能的影响。
4. 成本与性能平衡
- 高性能需求:选择高Tg材料(如Megtron6),尽管成本较高,但能提供卓越的热稳定性和信号完整性。
- 成本敏感应用:FR4材料是性价比更高的选择,但在高温或高频应用中需谨慎。
三、结论
在多层板设计中,选择合适的材料对于确保PCB的可靠性和性能至关重要。对于需要高热稳定性和信号完整性的应用,Tg170℃的Megtron6材料是更优选择,尤其是在高温和高频环境下。而对于成本敏感且工作条件较为温和的应用,Tg140℃的FR4材料可以满足需求。通过合理选型,可以在性能和成本之间取得最佳平衡。
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