Hoch-Tg Leiterplatten

Hoch-Tg Leiterplatten

Höhere Temperaturbelastbarkeit

Starrflex Leiterplatte

Bei Hoch-TG-Material handelt es sich heutzutage kaum noch um eine „Sondertechnologie“. Insbesondere in der Automotive-Industrie wird dieses Material durch die höhere Temperaturbelastbarkeit nachgefragt – mit steigenden Anforderungen an immer höher werdende Temperaturen. TGs um die 130°C sind heute die unterste Grenze von FR4-Materialien, während viele Multilayer aber bereits mit TG150°C hergestellt werden. Der TG beschreibt mit der „Temepretaur of glass-transition“ die Temperatur, bei der das Material anfängt weich zu werden, da sich das Glasfasergewebe aufweicht.

Explizit von Hoch-TG-Material redet man üblicherweise ab einem TG von 170°C. Dieses Hoch-TG-Material bis TG170°C wird wie normales FR4 auf Epoxidharz-Basis hergestellt und lässt sich daher wie eine normale Leiterplatte verarbeiten. Die Ausnahme im Prozess bilden hier unterschiedliche Bohrparameter, da das Material besondere Füllstoffe enthält. Ein hoch-TG-Material lässt sich daher teilweise mit bloßem Auge an abgeätzten Stellen identifizieren: entgegen niedrigeren TG-Materialien ist es nicht mehr durchsichtig und meist weißlicher.

Was sind die Vorteile von hoch-TG-Materialien?

Der primäre Vorteil eines solchen Hoch-TG-Materials ist, dass es höhere Dauerbetriebstemperaturen (= MOT = „Maximum Operating Temperature“) und damit auch höhere Ströme ermöglicht. Die Dauerbetriebstemperatur ist die Temperatur, bei der ein durchgehender Betrieb der Leiterplatte möglich ist, ohne dass diese einen Schaden nimmt. Als Daumenregel gilt, dass die MOT bei ca. 20°C unter dem angegebenen TG liegt. Diese Differenz soll als Sicherheit dienen, denn das dauerhafte Belasten am TG würde definitiv zu einer Zerstörung der Leiterplatte führen.

Wie sind die hoch-TG-Materialien einzuordnen?

Man kann daher folgende Tabelle als Richtlinie verwenden:

MaterialTGMOT
FR4-standard-TG 130°C 110°C
FR4-mittel-TG 150°C 130°C
FR4-hoch-TG 170°C 150°C
Polyimid-Super-hoch-TG-Material 260°C 240°C

Warum ist teilweise kein TG in den Datenblättern angegeben?

Bei einigen gängigen Hochfrequenz-Materialien wird der TG in Datenblättern nicht angegeben. Dies ist auf den technischen Ursprung der Bedeutung des TG zurückzuführen, da dieser die „Glasübergangstemperatur“ beschreibt. Viele Keramik- oder PTFE-Materialien enthalten schlicht kein Glasgewebe, daher wird auch kein TG angegeben. Dies ist prinzipiell auch für Polyimid-Material so. Generell kann man bei Keramik-Material oder PTFE-Material meist von einem „TG“ von 200°C oder mehr ausgehen. Der „TG“ bezieht sich hier stellvertretend auf die Temperaturbelastbarkeit.

Folgende Tabelle lässt sich allgemein erstellen:

MaterialartÜblicher „TG“
CEM1 110-130°C
FR4 120-180°C
PTFE 200-260°C
Keramik 200-300°C
Polyimid 200-350°C

Was ist bei flexiblen Polyimid Platinen zu beachten?

Starrflex Leiterplatte

Bei flexiblen Leiterplatten ist zu beachten, dass diese trotz eines Polyimids auch meist mit einem Epoxid-Anteil ausgestattet sind. Selbst bei kleberlosem Material würde beim Aufkleben von Abdeckfolie oder Versteifungen wieder ein Kleber ins Spiel kommen, wodurch der TG der flexiblen Schaltung trotz Polyimid als Hauptbestandteil im Bereich des Epoxids liegt.

Was hält ein Lötstopplack aus?

Herkömmliche Lötstopplacke haben teilweise die Belastungsgrenze weit unterhalb des TGs des Materials. Üblich sind bei Lötstopplacken Dauertemperaturbeständigkeiten MOT von 150°C und TWT-Zyklenbeständigkeit (Temperaturwechseltest) von -65°C bis 125°C, teilweise 175°C (100 Zyklen). Bei Hoch-TG-Material für Anwendungen über diesen Bereichen empfehlen wir daher entweder ohne Lötstopplack zu fertigen und bei Bedarf nach dem Bestücken mit entsprechenden Hochtemperaturschutzlacken die gesamte Baugruppe zu schützen. Alternativ müsste mit Verfärbungen des Lackes bei sehr heißen Temperaturen gerechnet werden.

Welche hoch-TG-Materialien kann LeitOn liefern?

Die unten genannten hoch-TG-Materialien sind verfügbar:

MaterialTGMaterial
FR4-mittel-TG (Prototypen aus Berlin) 150°C Panasonic R-1775M
FR4-mittel-TG (Serien aus Asien) 150°C KB, ShengYi
FR4-hoch-TG (Prototypen aus Berlin) 170°C Panasonic R-1775V
FR4-hoch-TG (Serien aus Asien) 170°C KB, ShengYi
Polyimid-Super-hoch-TG-Material 260°C Isola P96/P26

Bitte beachten Sie bei der Qualifizierung von hoch-TG-Leiterplatten, dass die Materialien für Prototypen in Europa und Serien aus Asien nahezu immer abweichen. Sprechen Sie uns dann bitte an und wir liefern gerne auch Prototypen aus Asien, so dass das spätere Serienmaterial korrekt qualifiziert werden kann.

Unser Tipp:

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