PCB Tg值

Tg的概念

玻璃转移温度（Glass Transition Temperature，Tg）是所有塑胶及环氧树脂材料最重要的特性的一，其实Tg值也是PCB的玻璃纤维布的品质指标的一，不过相较于HDT（Heat Deflection Temperature）似乎又没有那么重要了，Tg值一般泛指塑料微观中高分子链开始具有大链节运动时的温度。
若应用温度低于玻璃转移温度(Tg)时，分子链节的运动大部分会被冻结(frozen)，呈现出较多的晶格状排列，塑料则会呈现出刚性具硬脆(brittle)特性的玻璃态(glassy state)。
若应用温度高于玻璃转移温度(Tg)时，分子链节则会有更多的自由度可以运动，塑胶件则会呈现出柔软可绕曲的橡胶态(Rubbery state)。
因此玻璃转移温度(Tg)一般为塑料发生在玻璃态-橡胶态转移时的温度。

PCB Tg值分类

一般Tg的板材：130℃~150℃，如KB-6164F（140℃）、S1141（140℃）
中等Tg的板材：150℃~170℃，如KB-6165F（150℃）、S1141 150（150℃）
高等Tg的板材（成本较高）：170℃及以上，如KB-6167F（170℃）、S1170 （170℃）
备注：之前部门消费电子网通产品中最常用的板材是S1141，在出货检验报告中，有的Tg=130℃，有的Tg=135℃。

高Tg值优势

1、更高的稳定性：如果增加PCB基板的Tg，它将自动提高耐热性，耐化学性，耐湿性以及器件的稳定性。
2、承受高功率密度设计：如果器件具有高功率密度和相当高的发热量，那么高TgPCB将是热量管理的良好解决方案。
3、当减少普通板的热量产生时，可以使用更大的印刷电路板来更改设备的设计和功率要求，而且还可以使用高Tg的PCB。
4、多层和HDIPCB的理想选择：由于多层和HDIPCB更紧凑且电路密集，因此将导致高水平的散热。因此，高TgPCB通常用于多层和HDIPCB，以确保PCB制造的可靠性。
5、Tg提高了，印制板的耐热性、耐潮湿性、耐化学性、耐稳定性等特征都会提高和改善。/6、Tg值越高，板材的耐温度性能越好，尤其在无铅喷锡制程中，高Tg应用比较多。
7、高Tg板材SMT过程中变形程度小,可靠性高。高温爆板和铜皮起泡的风险比低TG的低。实际加工过程(常温)中高Tg材料会脆点，但高温情况下强度和变形程度(CTE)比低TG优异。

DSC曲线

所以Tg温度与塑胶产品的设计及运用的温度范围有非常大的关系。一般而言固体塑胶件的应用温度范围通常会取在玻璃转移温度(Tg)以下，若对塑料绕曲柔软性有需求者，如橡胶，则应用温度会选取在玻璃转化温度以上，但在热变形温度以下。
要注意的是「玻璃转移」过程基本上是一段温度区域而非特定的单一温度，相对的HDT则会指向固定温度，不过一般我们在定义「玻璃转移温度（Tg）」时通常会取其在整个「玻璃转移」温度区域的中点（middle point）。
量测Tg温度的时候一般采用ASTM-E1356的【DSC (Differential Scanning Calorimetry， 差示扫描量热法 )】方法，这是一种热分析的技术， 借助补偿器测量使样品与参考比较物达到同样温度所需的加热速率与温度的关系画出曲线，然后计算得到Tg值。

Tg值的计算

参考上图，当温度逐渐升高，通过高分子聚合物的玻璃化转变温度，DSC曲线上的基线会向著吸热方向移动。图中A点是开始偏离基线的点。将转变前、后的平坦基线延长，两线的间的垂直距离就是阶差ΔJ，在ΔJ/2处可以找到C点，从C点作切线与前基线相交于B点，B点所对应的温度值即为玻璃化转变温度Tg。
不过似乎也有很多人直接拿C点来当作Tg温度，因为计算比较简单，反正Tg就是一个参考温度而已，而且一般B点与C点的温度差异值也不大。
下图是维基百科关于PVC的DSC曲线，使用B点或C点计算出来的Tg温度只有0.1°C的差异，因为在整个DSC曲线中，Tg温区其实就是一个小连漪而已。

何谓玻璃转移温度(Tg, Glass Transition Temperature)
KB-6167F Tg170 Data
你知道高Tg PCB板的这些优势吗？