Teollisuuspiirilevyjen elektroniikkapiirilevy, korkea TG170, 12 kerrosta ENIG

Korkean tason piirilevy (High Layer PCB) on yli kahdeksan kerrosta sisältävä piirilevy (Printed Circuit Board, printed circuit board). Monikerroksisen piirilevyn etujen ansiosta suurempi piiritiheys voidaan saavuttaa pienemmällä jalanjäljellä, mikä mahdollistaa monimutkaisemman piirisuunnittelun, joten se sopii erittäin hyvin nopeaan digitaaliseen signaalinkäsittelyyn, mikroaaltoradiotaajuuksiin, modeemeihin, huippuluokan palvelimiin, tiedontallennukseen ja muille aloille. Korkean tason piirilevyt valmistetaan yleensä korkean TG-lujuuden omaavista FR4-levyistä tai muista korkean suorituskyvyn omaavista alustamateriaaleista, jotka pystyvät ylläpitämään piirin vakautta korkeissa lämpötiloissa, kosteudessa ja korkeataajuisissa ympäristöissä.

FR4-materiaalien TG-arvojen osalta

FR-4-substraatti on epoksihartsijärjestelmä, joten Tg-arvo on pitkään ollut yleisin FR-4-substraattilaadun luokittelussa käytetty indeksi. Se on myös yksi tärkeimmistä suorituskykyindikaattoreista IPC-4101-spesifikaatiossa. Hartsijärjestelmän Tg-arvo viittaa materiaalin lämpötilan muutospisteeseen suhteellisen jäykästä tai "lasisesta" tilasta helposti muotoaan muuttavaan tai pehmenevään tilaan. Tämä termodynaaminen muutos on aina palautuva, kunhan hartsi ei hajoa. Tämä tarkoittaa, että kun materiaali lämmitetään huoneenlämmöstä Tg-arvon yläpuolella olevaan lämpötilaan ja sitten jäähdytetään Tg-arvon alapuolelle, se voi palata edelliseen jäykkään tilaansa samoilla ominaisuuksilla.

Kuitenkin, kun materiaali kuumennetaan paljon Tg-arvoa korkeampaan lämpötilaan, voi esiintyä peruuttamattomia faasimuutoksia. Tämän lämpötilan vaikutus riippuu paljon materiaalin tyypistä ja myös hartsin lämpöhajoamisesta. Yleisesti ottaen mitä korkeampi substraatin Tg on, sitä parempi materiaalin luotettavuus. Jos käytetään lyijytöntä hitsausprosessia, myös substraatin lämpöhajoamislämpötila (Td) on otettava huomioon. Muita tärkeitä suorituskykyindikaattoreita ovat lämpölaajenemiskerroin (CTE), veden imeytyminen, materiaalin tarttuvuusominaisuudet ja yleisesti käytetyt kerrostumisaikatestit, kuten T260- ja T288-testit.

Ilmeisin ero FR-4-materiaalien välillä on Tg-arvo. Tg-lämpötilan mukaan FR-4-piirilevyt jaetaan yleensä matalan, keskitason ja korkean Tg-arvon omaaviin levyihin. Teollisuudessa FR-4, jonka Tg on noin 135 ℃, luokitellaan yleensä matalan Tg-arvon omaavaksi piirilevyksi; noin 150 ℃:n lämpötilassa FR-4 muunnettiin keskitason Tg-arvon omaavaksi piirilevyksi. Noin 170 ℃:n Tg-arvon omaava FR-4 luokiteltiin korkean Tg-arvon omaavaksi piirilevyksi. Jos puristuskertoja on paljon, piirilevykerroksia on paljon (yli 14), hitsauslämpötila on korkea (≥230 ℃), käyttölämpötila on korkea (yli 100 ℃) tai hitsauksen lämpöjännitys on korkea (kuten aaltojuotos), tulisi valita korkean Tg-arvon omaava piirilevy.