不少朋友做 PCB 的时候,遇到过 “焊完件 PCB 就翘了”“高温环境下 PCB 分层” 的问题,这大概率是基材的 “耐热性” 没选对。今天咱就聊聊 PCB 基材的耐热性咋看(主要看这几个指标),以及不同场景该咋挑基材。
先明确:PCB 基材的耐热性不是 “能不能扛住烙铁温度” 这么简单,主要看这三个指标:第一是玻璃化转变温度(Tg):基材从 “硬” 变 “软” 的温度,Tg 越高,基材在高温下越稳定。比如普通 FR-4 的 Tg 是 130-140℃,高 Tg FR-4 是 170℃以上,高频材料罗杰斯 RO4350B 的 Tg 是 280℃。第二是热分解温度(Td):基材开始分解的温度,Td 越高,基材在高温下越不容易分解、释放气体。普通 FR-4 的 Td 是 320℃左右,高可靠基材能到 350℃以上。第三是热膨胀系数(CTE):温度变化时基材的膨胀程度,CTE 越小,高温下 PCB 越不容易翘曲、分层。比如普通 FR-4 的 Z 向(垂直板面)CTE 是 50-60ppm/℃,高频材料是 30-40ppm/℃。
那这几个指标咋影响实际使用?举几个例子:
- 要是你做的是 “需要过波峰焊” 的 PCB,波峰焊温度是 260℃左右,这时候普通 FR-4 的 Tg 是 130℃,虽然没到 Td,但高温下基材会变软,容易翘曲 —— 这时候得选高 Tg FR-4(Tg≥170℃);
- 要是你做的是 “汽车发动机附近的 PCB”,工作温度经常到 120℃以上,普通 FR-4 的 Tg 是 130℃,接近临界值,基材容易老化 —— 这时候得选 Tg≥180℃的高可靠基材;
- 要是你做的是 “半导体测试 PCB”,测试时芯片发热可能到 150℃,加上测试设备的温度,这时候高 Tg FR-4(Tg=170℃)都有点悬,得选 Tg 更高的材料(比如罗杰斯 RO4350B 的 Tg=280℃)。
那不同场景该咋选基材的耐热性?给大家分四类说:
- 普通常温场景(工作温度≤60℃,比如家电 PCB):选普通 FR-4(Tg=130-140℃),成本低够用;
- 常规焊接场景(需要过波峰焊、回流焊,工作温度≤80℃):选高 Tg FR-4(Tg≥170℃),避免焊接时翘曲;
- 高温工作场景(工作温度 80-150℃,比如汽车电子、工业控制):选 Tg≥180℃、Td≥350℃的高可靠基材,比如生益 S1141;
- 超高温 / 高可靠场景(工作温度≥150℃,比如航空航天、半导体测试):选 Tg≥200℃的高频 / 高可靠基材,比如罗杰斯 RO4350B、泰康利 TLY-5。
高耐热性的基材比普通 FR-4 贵 20%-30%,但高温场景下不选的话,PCB 容易出问题,后期维护成本更高 —— 所以别在耐热性上省小钱。