ค่าความขยายตัวทางความร้อน (CTE) คืออะไร

ค่าความขยายตัวทางความร้อน (CTE) คืออะไร

สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) เป็นพารามิเตอร์ที่วัดอัตราที่วัสดุ PCB ขยายตัวหรือหดตัวเมื่อถูกเปิดเผยต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ โดยปกติจะวัดเป็นส่วนในล้านต่อองศาเซลเซียส (ppm/°C) CTE มีความสำคัญเนื่องจากมีผลต่อความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของบอร์ด

เมื่อวัสดุ PCB ถูกนำไปเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ มันจะขยายตัวหรือหดตัวเนื่องจากพลังงานความร้อนที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง ค่าค่า CTE แสดงถึงปริมาณการเปลี่ยนแปลงมิติที่เกิดขึ้นต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 1 องศาเซลเซียส ค่าที่สูงขึ้นของ CTE บ่งชี้ว่าวัสดุขยายตัวหรือหดตัวได้มากขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาค่าของ CTE ของวัสดุต่าง ๆ ที่ใช้ในการสร้าง PCB ตัวอย่างเช่น CTE ของวัสดุฐาน เช่น FR-4 มักจะสูงกว่าทองแดง ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้สำหรับเส้นทางนำไฟฟ้า ความไม่ตรงกันของ CTE ระหว่างวัสดุฐานและทองแดงนี้อาจทำให้เกิดความเครียดและแรงกดดันบน PCB ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาความน่าเชื่อถือ เช่น การลอกล่อนหรือแตกร้าว

ค่าของ CTE อาจแตกต่างกันขึ้นอยู่กับทิศทางของการขยายตัว ตามแนวแกน X และ Y ซึ่งเป็นทิศทางแนวนอนของ PCB ค่าของ CTE โดยทั่วไปจะต่ำ เนื่องจากมีการเสริมด้วยแก้วเส้นใยที่ร้อยเรียงกันซึ่งจำกัดการขยายตัวของวัสดุ อย่างไรก็ตาม ในแนวแกน Z ซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิวของ PCB วัสดุสามารถขยายตัวหรือหดตัวได้อย่างอิสระ ดังนั้น จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะลดค่า CTE ในแนวแกน Z เพื่อช่วยลดการขยายตัวและการหดตัวของ PCB ในทิศทางนี้ คำแนะนำคือ ควรมีค่า CTE น้อยกว่า 70 ppm/°C ในแนวแกน Z

อีกหนึ่งแง่มุมสำคัญคืออุณหภูมิเปลี่ยนผ่านของแก้ว (Tg) Tg คืออุณหภูมิที่วัสดุเปลี่ยนจากสถานะแข็งเป็นสถานะที่ยืดหยุ่นมากขึ้น การเกิน Tg อาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงมิติและปัญหาความน่าเชื่อถือ ดังนั้น จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณา Tg ในการออกแบบและการผลิต PCB