解析玻璃态转化温度（Tg）对于PCB的意义

时间： 2024-12-02 来源：湍流电子

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对于硬件工程师和射频工程师来说，在选择板材或者设计产品的时候，会遇到材料的“玻璃态转化温度”这一概念。简单说，玻璃态转化温度（Tg）是高分子材料特有的一个物理参数，体现着PCB材料允许使用的最大温度水平。

当材料所处的温度位于玻璃化转变温度以下时，材料的性质更接近于“玻璃”，表现出无粘性、无弹性，刚性的固体。这个状态被称为此类高分子材料的玻璃态。当材料所处的温度位于玻璃化转变温度以上时，材料的特性更偏向于“橡胶”，体现出弹性和粘性。这个状态被称为此类高分子材料的橡胶态。玻璃态转化温度（Tg）就是指材料从玻璃态转变为橡胶态的那一段温度。更确切地，是那一段温度处于中值的温度点。

对于刚性PCB而言，我们希望我们的覆铜板更像玻璃一般——坚硬、有支撑作用、不易变形、热膨胀系数低。因此，材料的使用温度长期处于远低于玻璃态转变温度的温度区间是最优的情况。反过来说，如果材料的玻璃态转化温度越高，刚性板材的使用温度范围就越广；对于加工过程中较为严苛的加工工艺（无铅工艺）的容忍度就越高。

因此，长期以来，Tg值是最常见的用来划分FR-4基材（环氧树脂基材）等级的指标，也是IPC4101规范中最主要的性能指标之一。通常认为，基材的Tg值越高，意味着材料的可靠性越高，相应的，板材也就价格更贵一些。例如，标准FR-4的Tg一般为140摄氏度，高等级的高Tg环氧板，其Tg一般大于175摄氏度。

热固性高频高速板一般选择Tg远远高于环氧树脂的其他树脂材料，例如，高速板一般选择热固改性的聚苯醚树脂，例如松下的Megtron系列，它的Tg可以达到180摄氏度至230摄氏度之间；高频板一般选择热固性的碳氢树脂体系，例如湍流电子材料有限公司的TL系列，罗杰斯公司的RO4000系列， Tg均可以达到280摄氏度以上。

如果材料使用面临着航空、航天、深海等对材料要求更为严苛的场景，那么像碳氢树脂、氰酸酯树脂等高Tg材料是硬件工程师和射频工程师更好的选择。例如，湍流电子的TLX系列，罗杰斯的TMM系列，都是碳氢类的航天专用材料，它们的Tg均大于280摄氏度；另外碳氢树脂材料对宇宙射线具有很好的耐受性能。

聚四氟乙烯是一个非常独特的材料，它是热塑性而非热固性的。讨论聚四氟乙烯材料的玻璃态转化温度在PCB设计应用领域几乎没有意义，因为它在即使室温温度下的热膨胀系数本身较高，因此不适合多层板设计。除非采用陶瓷填充的聚四氟乙烯复合材料，可以极大降低其热膨胀系数。

最后，“玻璃态转化温度”会有不同的测试方法。不同的测试方法的测试值会有一些差别，在近似材料的比较的时候要注意测试方法的一致性。

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全部评论（1）

用户90309599 Lv5 2024-12-02

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