PCB設計中FR4的散熱

在PCB設計中，對PCB的溫度要管理要求很高。本文介紹PCB設計中FR4（環氧玻璃布層壓板）的散熱問題。

FR4 PCB的最高溫度是多少？
如你所知，FR4表示PCB的阻燃F4屬性的等級。FR4 PCB由多層玻璃纖維環氧層壓材料制成。由于FR4 PCB的物理特性一致，因此在制造商中是首先選擇。
FR4 PCB暴露在高溫下非常堅固，但在一定溫度下，其物理性能會發生變化。FR4的耐熱特性由Tg或玻璃化轉變溫度表示，在該溫度下它從固態變為柔軟和橡膠態。通常，FR4 PCB的額定Tg為130°C。
換句話說，如果將額定溫度為130°C的PCB加熱到其玻璃化轉變溫度以上，它將失去其固態形式。不僅你的機械結構不穩定，而且超過額定Tg時PCB的電性能也會下降。這就是為什么在為石油和天然氣以及汽車等溫度超過典型Tg值的應用設計PCB時，必須考慮fr4溫度的重要性。
中高TG-PCB：超出典型的FR4溫度
如果應用程序要求Tg值更高的PCB，則需要選擇中或高Tg的PCB。中Tg PCB通常溫度超過150°C，而高Tg PCB額定溫度超過170°C。Tg值較高的PCB還具有更好的耐濕性和耐化學性，以及在熱條件下更堅固的物理結構。
除非另有說明，否則制造商將使用低Tg的PCB進行制造。中高Tg的PCB通常較為昂貴。S1141和S1002-M等材料通常用于生產高Tg PCB。由于較高的玻璃化轉變溫度，高Tg PCB的層壓涉及大量熱量。從價格上看，高TG的PCB價格更高。一些應用需要高Tg PCB。
PCB設計高溫度下FR4時的重要注意事項
一個常見的錯誤是將PCB的工作溫度作為其tG值的基礎。選擇正確的FR4 PCB時，你應始終分配至少20°C的余量。例如，較低的Tg FR4為130°C，應具有110°C的工作溫度極限。
作為PCB設計師，你需要了解設計中的熱調節技術。功率調節模塊會發熱，應采用適當的散熱技術。采用散熱片或散熱通孔有助于防止熱點過熱，從而使PCB的溫度超出其極限。
Tg額定值和PCB的工作溫度并不是決定其在高溫環境下功能的因素。在PCB設計中還必須考慮單個組件的工作溫度限制。散熱器有助于調節散熱。
例如，軍事級，汽車級和擴展級溫度組件比商業級或消費級組件具有更寬的溫度容限。盡管具有較高溫度承受能力的組件價格昂貴，但它們對于確保PCB電路在現場的可靠性至關重要。
對于微控制器，應注意降低系統時鐘通常會增加其工作溫度極限。
為了優化設計并避免FR4溫度，以上內容介紹可以幫助到你的PCB設計項目。
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