G10 PCB: Technische inzichten, toepassing, versus andere laminaten

Introductie

We zullen G10-printplaten bekijken in termen van hun eigenschappen, voordelen en hun relatie tot andere laminaten zoals FR4 . G10-laminaten zijn namelijk zeer veelzijdige materialen die vanwege hun mechanische sterkte en elektrische isolatiecapaciteit in een breed scala aan toepassingen worden gebruikt.

Wat is G10 in printplaten?

Dit materiaal is een hogedruk glasvezellaminaat. Het heeft een uitstekende dichtheid, taaiheid, een laag gewicht en corrosiebestendigheid . G10, een combinatie van glasvezel en epoxyhars , is zowel taai als sterk. Het wordt gebruikt in printplaattoepassingen. Hoge sterkte met een laag gewicht, uitstekende chemische bestendigheid, lage waterabsorptie en superieure elektrische isolatie-eigenschappen zijn vereisten voor de printplaatindustrie.

Hoe wordt G10 gemaakt?

Dit PCB-materiaal wordt vervaardigd uit lagen glasvezeldoek geïmpregneerd met epoxyhars. Deze lagen worden onder hitte samengeperst. Na enkele ogenblikken wordt de epoxy uitgehard. Dit resulteert in een sterk en duurzaam materiaal. Een van de resulterende hogedruklaminaten, die bijzonder sterk en bestand zijn tegen hoge druk, vindt toepassing in printplaten en andere veeleisende toepassingen.

Technische kenmerken van G10 PCB

Hieronder beschrijven we de technische eigenschappen van G10 PCB-materiaal. We laten u de eigenschappen zien, zodat u begrijpt waarom G10 in veel industrieën zo gewild is. We bespreken de sterke en zwakke punten en prestatie-indexen, zodat u goed geïnformeerd raakt over hoe G10 presteert ten opzichte van andere PCB-materialen.

Voordelen van G10 PCB

Nu we de technische kenmerken van G10 hebben besproken, gaan we kijken naar de voordelen van G10-printplaten en waarom de bijzondere eigenschappen van G10 het de moeite waard maken als substraat voor veel toepassingen.

Glasvezelversterking

De versterking van het glas geeft G10 PCB een reputatie voor sterkte en stevigheid. Dit zou betekenen dat G10 wordt vervaardigd door de geweven glasvezels samen te voegen met onverzadigde polyesterhars met vulstoffen. De glasvezels maken het taai en veerkrachtig, wat ervoor heeft gezorgd dat G10 betrouwbaar is in toepassingen met zware spanningen. Glasvezel gecombineerd met hars produceert een composietmateriaal dat bestand is tegen extreme omstandigheden en uitstekend presteert in nogal wat elektronische toepassingen.

Goede elektrische eigenschappen

PCB's van dit type hebben geweldige elektrische eigenschappen. Ze kunnen goed omgaan met elektrische energie. Omdat G10 zeer elektrisch geleidend is, kan het energie doorgeven zonder op te warmen of kapot te gaan. Daarom is G10 een van de beste opties als betrouwbare energieoverdracht vereist is.

Hoge mechanische sterkte

De meeste andere materialen beginnen bij hoge temperaturen hun sterkte te verliezen en worden zachter. Bij koude omstandigheden worden ze sterker en stijver. G10 PCB werd dus voorbereid om zijn sterkte te behouden bij een continue verandering van temperatuur, of het nu warm of koud is.

Hoge dimensionale stabiliteit

PCB-materialen staan ​​erom bekend dat ze bij temperatuurveranderingen uitzetten of krimpen, in tegenstelling tot G10. Als zodanig zal deze verandering in grootte een beetje zijn in het geval van G10. G10 PCB's behouden hun vorm en presteren dienovereenkomstig zeer goed. Ze blijven hetzelfde, zelfs bij temperatuurverschillen.

Vochtbestendigheid

Dit type PCB zou vocht weerstaan ​​zonder deze eigenschap te verliezen. Zelfs water of extreme vochtigheid in contact ermee kan de functie van G10 niet vernietigen: het werkt goed ondanks dergelijke omstandigheden. G10 is vochtbestendig; daarom worden zulke subtiele problemen, zoals zwelling of schade, voorkomen.

Corrosiebestendigheid tegen zuren en alkaliën

Dit type printplaat wordt niet snel aangetast door zuur, base of roest. G10-printplaten zullen zelfs bij een zeer zure of zeer alkalische omgeving niet snel degraderen, waardoor ze nu toepasbaar zijn in de medische sector en andere gebieden.

Slijtvastheid

Deze materialen zijn bestand tegen dagelijks gebruik en slijtage zonder te verslechteren. In dat opzicht is de sterkte van het materiaal geschikt voor toepassingen waarbij een printplaat continu aan slijtage wordt blootgesteld. Ze worden doorgaans gebruikt in draagbare apparaten zoals smartwatches, enzovoort.

Stralingsweerstand

Dit G10-materiaal heeft uitstekende prestaties op het gebied van weerstand tegen straling, vochtigheid, zuur- en alkalicorrosie en ook slijtage. Het kan worden gebruikt op plaatsen waar een hoge blootstelling aan straling vereist is, zoals röntgenapparatuur en lasers.

Lichtgewicht

Dit maakt het lichtgewicht en voegt geen gewicht toe aan de elektronische apparaten; dit aspect is nuttig in de meeste toepassingen. Bij bijvoorbeeld een gewichtsvermindering moet altijd rekening worden gehouden. Op zijn minst vereist de slimme wearable dat de elektronica in kleinere maten wordt gedragen.

Hard materiaal

Hoewel ze licht van gewicht zijn, zijn ze ook extreem hard. Ze zijn bestand tegen slijtage en impact, waardoor ze zeer duurzaam zijn, zelfs onder zware omstandigheden.

Geschikt voor bepaalde cryogene toepassingen

Deze PCB's zijn totaal anders dan andere laminaten die worden gebruikt voor het maken van PCB's, en sommige van de zeer koude toepassingen kunnen ze ook nodig hebben. Ze presteren ook beter bij lage temperaturen, vergeleken met de meeste materialen. U kunt G10CR raadplegen voor meer details.

Nadelen van G10 PCB

Hoewel G10 PCB een aantal voordelen biedt, heeft het ook enkele nadelen, die in sommige opzichten afhankelijk zijn van de situatie. Even belangrijk is het bestuderen van deze beperkingen om een ​​verstandige beslissing te nemen in uw keuze van PCB-materialen.

UV-bestendigheid

Grote nadelen van G10 PCB's liggen in de UV-bestendigheid; hoewel G10 UV-bestendig is, maakt dit karakter het moeilijk om te worden uitgehard tijdens het productieproces. Over het algemeen worden PCB's UV-uitgehard om bepaalde lagen te laten stollen, wat problemen oplevert bij de productie van G10 PCB's. Over het algemeen is UV-bestendigheid een voordeel. Het fungeert echter als een probleem tijdens het productieproces van een PCB.

Stof

Enkele andere nadelen van G10 PCB zijn dat het meer stof genereert in vergelijking met andere laminaten tijdens de verwerking. Meer stof betekent meer schoonmaken; dit kan ook storend zijn in een productieruimte. Wanneer stof in uw longen terechtkomt, is het schadelijk voor de gezondheid.

Moeilijk te snijden en te bewerken

De productie van G10 vereist goede kwaliteitsmachines om het zo hard te snijden als het werkelijk is. Het betekent dat nauwkeurigheid in sneden en vormen nauwelijks kan worden gerealiseerd, een feit dat gemakkelijk kan worden toegevoegd in relatie tot de totale tijden en kosten van de productie.

G10 PCB versus FR4

Nu we de goede en slechte kanten van de G10 PCB kennen, laten we eens kijken naar enkele verschillen tussen deze en FR-4 PCB. We zullen het hebben over hun belangrijkste kenmerken, zodat u begrijpt welk materiaal het beste is voor uw verschillende toepassingen.

Hogere druksterkte

Druksterkte is de spanning waarbij een materiaal lasten kan weerstaan ​​die de neiging hebben om kleiner te worden zonder in te storten. Omdat G10 een hogere druksterkte heeft in verhouding tot FR4, kan het dus veel hogere spanningen verdragen zonder te pletten. Het is daarom omdat wanneer de druk of spanning te hoog is en de te gebruiken PCB daarom van goede sterkte moet zijn, G10 een voordeel blijkt te zijn.

Lagere thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE)

CTE verwijst naar de eigenschap van materialen om uit te zetten of samen te drukken bij een temperatuurstijging. Alle G10-materialen hebben, net als FR4, een lagere CTE; ze zetten minder uit bij een hogere temperatuur van de printplaat. Deze vermindering van de uitzetting voorkomt buigingen en verdraaiingen van de printplaten, wat bijdraagt ​​aan het voorkomen van problemen en slechte prestaties in elektronische apparaten.

Waterabsorptie

Het volgende onderwerp zou waterabsorptie zijn, gedefinieerd als hoeveel een materiaal, in de loop van de tijd, vocht absorbeert. Dit vertaalt zich in prestaties. Een goed voorbeeld zijn G10 en FR4, die respectievelijk een vrij minimale 0.11 en 0.10 procent opnemen voor een weektijd van 24 uur. Dat zou dan betekenen dat beide materialen goed zijn om te gebruiken, waarbij FR4 iets minder water in zijn structuur opneemt dan G10.

Ontvlambaarheidsklasse

G10-classificatieklasse "horizontale verbranding" of HB van classificatie 94 geeft de capaciteit voor het vasthouden van een gemiddelde vlam aan. Deze classificatie werkt meestal in de meeste situaties; het is niet normaal op die plaatsen waar brandwerendheid erg belangrijk is. Samen met 94V-0 heeft FR-4 een goede vlamwerendheid. Deze classificatie is indicatief dat FR4 niet brandt onder een verticale vlamtest en in staat is om zichzelf binnen een bepaalde tijd te doven.

Buigsterkte

De buigsterkte van G10 is 75,000 pond per vierkante inch. De dikte van 0.125 inch wordt gemeten voor de maximale belasting in de lengterichting. Daarom is G10 erg stijf, omdat het extreme spanningen kan weerstaan ​​zonder te buigen of te breken. FR4 biedt verschillende buigsterktes bij meting in verschillende richtingen. Buigzaam kan FR4 een sterkte bieden van meer dan 60,200 psi of 415 MPa, in de lengterichting, terwijl FR4 in de dwarsrichting sterktes heeft van meer dan 50,000 psi of 345 MPa. In alle onderzochte richtingen is FR4 over het algemeen zwakker in termen van buigsterkte vergeleken met G10. FR4 zelf vertoont een goede mechanische stabiliteit.

Schuifsterkte

Het heeft een schuifsterkte van 19,000 psi of 131 MPa; daarom kan het normale schuifkrachten verdragen totdat het het faalpunt bereikt. Een dergelijke hoge sterkte kwalificeert G10 voor toepassingen met matige schuifkrachten. Ter vergelijking: FR4 is veel sterker met een schuifsterkte van 21,500 psi of 148 MPa. Op deze manier staat FR4 veel grotere schuifkrachten toe dan G10 voordat het scheurt of breekt. FR4 is mogelijk een betere keuze, omdat het hogere schuifspanningen in uw toepassing ondersteunt.

Vergelijkende analyse van epoxyplaat G10 en G11

Omdat de verschillen tussen G10 en FR4 al zijn besproken, behandelt dit artikel de belangrijkste verschillen tussen G10 en G11 epoxyplaten. We gaan bepaalde verificaties uitvoeren van hun speciale kenmerken en prestaties.

Manufacturing Process

G10 wordt vervaardigd door impregnatie met epoxyhars en persen van E-glasvezeldoek. Daarom kan een zeer robuust bord dat op deze manier is geproduceerd, praktisch voor veel doeleinden worden toegepast. Tijdens de productie van G11 wordt E-glasvezeldoek behandeld met epoxyhars, waarna het door het verwerkingssysteem gaat met behulp van warmpersen. Het resultaat is een bord met hoge weerstandstemperatuur dat effectief werkt in intensieve omstandigheden.

Glasovergangstemperatuur

De glasovergangstemperatuur van glasvezellaminaat ligt op 130 °C, terwijl deze waarde voor G11 aanzienlijk hoger ligt, namelijk 175 °C. Doordat G11 een hogere glasovergangstemperatuur heeft, kan het materiaal zijn sterkte behouden bij veel hogere temperaturen dan G10.

Samenstelling:

De productie van G10 gebeurt door het importeren van warmgeperst glasvezeldoek dat volledig is doordrenkt met geïmporteerde epoxyhars. Daarnaast worden tijdens het warmpersproces additieven zoals vlamvertragers, hechtingsbevorderaars en andere producten toegevoegd. Het is een sterke plaat die bekendstaat om zijn isolerende eigenschappen. G11 daarentegen gebruikt geïmporteerd glasvezeldoek van elektronische kwaliteit. Warmgeperst glasvezeldoek, doordrenkt met een speciale epoxyhars, bevat dezelfde vlamvertragers, lijm en andere extra materialen als G10. Dit laatste product lijkt op zichzelf beschouwd op een soort bewerkt karton, gezien de isolerende eigenschappen ervan.

Prestaties

Materialen G10 en G11 worden brandwerend genoemd met betrekking tot de UL94-V0-norm; daarom zijn ze beide vlamvertragend. De normale voorwaarde is dat geen van beide zal verbranden. Bij hoge temperaturen zijn de mechanische eigenschappen van de twee materialen goed; ze weerstaan ​​verhitte temperaturen zonder sterkte en vorm te verliezen. Voor verwerkbaarheid is het echt goed en gemakkelijk te hanteren in de productie. Hun isolatieprestaties zijn ook het vermelden waard om betrouwbare elektrische isolatie te bieden.

Toepassing

Epoxyplaten van het type G10 worden in vrijwel elke elektrische installatie toegepast, van schakelinstallaties en stroomonderbrekers tot transformatoren, wisselstroomcontactoren, gelijkstroommotoren en zelfs explosieveilige elektrische installaties. Epoxyplaten van het type G11 presteren uitstekend onder meer specifieke omstandigheden, zoals in isolatieolie, bij hoge luchtvochtigheid en in hoogspannings- GIS-systemen. Dankzij deze eigenschap kunnen ze bij zeer hoge temperaturen werken en zijn ze bestand tegen een hogere luchtvochtigheid. Daarom zijn ze uitermate geschikt voor extreme omstandigheden, zoals in hoogspanningsschakelaars en zeer vochtige omgevingen.

G10-industrietoepassing

De G10-type epoxyplaten bezitten een hoge mate van sterkte, duurzaamheid en flexibiliteit. Vanwege deze eigenschappen worden dergelijke platen op grote schaal gebruikt in veel arena's. Ze worden gemaakt door glasvezeldoek in epoxyhars te infuseren en het sterke materiaal presteert uitstekend in een verscheidenheid aan producten:

• Klemmenborden
• Elektra
• Elektronische testapparatuur
• Elektrische rotorisolatie
• Toepassingen met hoge luchtvochtigheid
• Hoogspanningsschakelapparatuur
• transformers
• Lucht- en ruimtevaartcomponenten

Wanneer moet u G10 op uw printplaat gebruiken?

Eerst moet je weten wanneer je G10 moet gebruiken; dit bepaalt vervolgens je materiaalkeuze voor de PCB. Vaak is G10 een geweldig materiaal voor veel toepassingen. Je zou moeten overwegen om G10 te gebruiken wanneer:

• Hoge sterkte en duurzaamheid zijn nodig – G10 is het materiaal bij uitstek wanneer er hoge sterkte en duurzaamheid vereist zijn voor uw PCB, of wanneer deze over het algemeen mechanische spanning en zware omstandigheden moet weerstaan.
• Elektrische isolatie: Een uitstekend isolatiemateriaal voor veel elektrische toepassingen, zoals transformatoren en hoogspanningsverdelers.
• Omgevingen met een hoge luchtvochtigheid:Het helpt het circuit te beschermen door weerstand te bieden in het geval dat vocht of een hoge luchtvochtigheid de circuits kan bereiken, zodat het circuit kan blijven werken.
• Hoogspanningstoepassingen: kan industrieel worden gebruikt, van de lucht- en ruimtevaart tot hoogspanningsruimten, vanwege de uitstekende isolatie- en sterkte-eigenschappen die het bezit.
• Betrouwbaarheid op lange termijn:Als de betrouwbaarheid van componenten op de lange termijn van belang is, biedt G10 een lange levensduur omdat het bestand is tegen slijtage en omgevingsinvloeden.

Meer FAQ's over G10 PCB's

De sectie hieronder behandelt de meest gestelde vragen over G10 PCB's. We bespreken een aantal zeer basale vragen en proberen inzichten te bieden die helpen bij het begrijpen van dit veelzijdige materiaal.

Is G10 hetzelfde als FR4?

G10 verschilt in brede zin van FR4; ze zijn vergelijkbaar in mechanische en elektrische eigenschappen. Hun belangrijkste variabele is dat ze verschillen in ontvlambaarheidsclassificaties; G10 is over het algemeen minder ontvlambaar dan FR4. Om deze reden kan FR4, hoewel beide materialen een lange levensduur en duurzaamheid kunnen hebben, in veel toepassingen zelfs nog brandvertragender zijn.

Is G10 schadelijk?

In de meeste gevallen zal het u niet schaden en zult u dit materiaal zonder problemen aanraken. Maar zodra u begint met snijden en slijpen, loopt u op de een of andere manier gevaar, omdat na deze processen stof, dat wil zeggen glas- en epoxydeeltjes, gevaarlijk worden. Het is verstandig om voorzichtig te zijn als u met G10 PCB werkt, zodat er veiligheidsuitrusting aanwezig is om gevaarlijke stofinhalatie te voorkomen, zoals maskers en ventilatie.

Smelt G10?

G10 smelt niet omdat het een thermohardend materiaal is. Thermoharders worden op zo'n manier geproduceerd dat ze niet smelten, aangezien ze bestand zijn tegen zeer hoge temperaturen. Wat G10 zal doen, is verkolen als de temperatuur gedurende een continu interval ver boven de nominale waarde ligt. In principe is dat verkolen de actie die op de matrix inwerkt, aangezien thermoharders tijdens hun eerste uitharding worden uitgehard en daarom uitharden, en dus niet opnieuw kunnen worden gesmolten of weerstaan. Hoewel G10 relatief stabiel is, zal overmatige hitte moeten worden geminimaliseerd door hoge temperaturen die de ontworpen parameters overschrijden om degradatie te minimaliseren.

Is G10 hetzelfde als G10CR?

De relatie tussen G10 en G10CR is gewoon niet hetzelfde, hoewel G10CR een van de standaardmaterialen van G10 is. Zowel G10 als G10CR behoren tot thermohardende kunststofsoorten. Het verschil tussen hen zit in het toepassingsgebied vanwege lage temperaturen. G10CR vindt met name zijn toepassing in cryogene omstandigheden; dat wil zeggen, het kan omgaan met zeer lage temperaturen. Dus hoewel het praktisch alle eigenschappen van normaal G10 heeft, is G10CR speciaal voorbereid met koude omstandigheden in gedachten.

Is G10 sterker dan koolstofvezel?

Dit komt door de aanwezigheid van koolstofvezel, waardoor deze composietcombinatie een zeer hoge sterkte-gewichtsverhouding heeft en daarom toepassingen vindt in situaties die hoge sterkte vereisen in combinatie met lichtheid. Over het algemeen is het veel sterker en stijver dan G10, een type thermohardende kunststof dat uitstekende elektrische isolatie en mechanische eigenschappen vertegenwoordigt. Hoewel G10 sterk is en echt goed voor veel toepassingen, lijkt het erop dat koolstofvezel de voorkeur krijgt als het aankomt op hoge prestaties.

Andere toepassing van G10 buitenelektronica

G10 is niet beperkt tot elektronische onderdelen; het heeft veel meer in petto. Naast het gebied van elektronica, vindt u G10 toegepast in zoveel praktische toepassingen. Hieronder staan ​​enkele andere industrieën waarbij G10 wordt gebruikt als materiaal bij de productie van hun producten:

• Messengrepen/schalen
• Vuurwapengrepen
• Mariene componenten
• Een alternatief voor glasvezel
• 3D afdrukken
• MEDISCHE Diagnose apparatuur

Conclusie

Samenvattend hebben we de belangrijkste informatie over G10 aangegeven: de prestatiekenmerken en toepassingen. De toepassing werd uitgelegd voor gebruik in de elektronica-industrie en ook daarbuiten. We spraken over de veiligheid bij het hanteren van het materiaal en vergeleken het met andere materialen, waaronder FR-4, G10CR en koolstofvezel. Het heeft bewezen dat G10 veelzijdig en sterk kan zijn in veel vakgebieden.