2024-11-01
Przetwarzanie PCBA (Zespół płytki drukowanej) jest ważnym ogniwem w branży produkcji elektroniki. Wybór materiałów ma kluczowe znaczenie w przetwarzaniu PCBA. Wpływa to nie tylko na wydajność i niezawodność produktu, ale jest również bezpośrednio związane z kosztami produkcji i wymogami ochrony środowiska. W tym artykule szczegółowo omówimy strategię wyboru materiału i kluczowe kwestie związane z przetwarzaniem PCBA.
1. Materiały podłoża
Materiał 1.1 FR4
FR4 to najczęściej stosowany materiał podłoża PCB, który jest kompozytem włókna szklanego i żywicy epoksydowej i ma dobre właściwości izolacyjne, wytrzymałość mechaniczną i odporność na ciepło. Nadaje się do większości produktów elektronicznych, zwłaszcza elektroniki użytkowej.
1.2 Materiały o wysokiej częstotliwości
W przypadku płytek drukowanych wysokiej częstotliwości, takich jak sprzęt do komunikacji radiowej (RF) i mikrofalowej, wymagane są materiały wysokiej częstotliwości o niskiej stałej dielektrycznej i niskim współczynniku strat. Typowe materiały o wysokiej częstotliwości obejmują PTFE (politetrafluoroetylen) i podłoża ceramiczne, które mogą zapewnić integralność sygnału i wydajność transmisji.
1.3 Podłoża metalowe
Podłoża metalowe są często stosowane w urządzeniach elektronicznych dużej mocy, które wymagają dobrej wydajności rozpraszania ciepła, takich jak oświetlenie LED i moduły mocy. Podłoże aluminiowe i podłoże miedziane są powszechnymi materiałami na podłoża metalowe. Mają doskonałą przewodność cieplną, co może skutecznie obniżyć temperaturę roboczą komponentów i poprawić niezawodność i żywotność produktów.
2. Materiały przewodzące
2.1 Folia miedziana
Folia miedziana jest głównym materiałem przewodzącym na płytkach PCB, charakteryzującym się dobrą przewodnością i ciągliwością. W zależności od grubości folia miedziana dzieli się na standardową grubą folię miedzianą i ultracienką folię miedzianą. Gruba folia miedziana nadaje się do obwodów wysokoprądowych, natomiast ultracienka folia miedziana jest stosowana do precyzyjnych obwodów o dużej gęstości.
2.2 Metalizacja
Aby poprawić wydajność lutowania i odporność na utlenianie, folia miedziana na płytkach PCB zwykle wymaga obróbki powierzchni. Typowe metody obróbki powierzchni obejmują złocenie, srebrzenie i cynowanie. Warstwa złocenia ma doskonałą przewodność i odporność na korozję, co jest odpowiednie dla płytek drukowanych o wysokiej wydajności; warstwa cynowania jest często stosowana w produktach elektroniki użytkowej ogólnego użytku.
3. Materiały izolacyjne
3.1 Prepreg
Prepreg jest kluczowym materiałem izolacyjnym do produkcji wielowarstwowych płytek PCB. Jest to mieszanina tkaniny z włókna szklanego i żywicy. Utwardza się poprzez ogrzewanie podczas procesu laminowania, tworząc stałą warstwę izolacyjną. Różne rodzaje prepregów mają różne stałe dielektryczne i odporność na ciepło, a odpowiedni materiał można wybrać w zależności od konkretnego zastosowania.
3.2 Materiały żywiczne
W niektórych specjalnych zastosowaniach, takich jak elastyczne płytki drukowane i sztywne-elastyczne płytki, jako warstwy izolacyjne stosuje się specjalne materiały żywiczne. Materiały te obejmują poliimid (PI), politereftalan etylenu (PET) itp., które mają dobrą elastyczność i odporność na ciepło i nadają się do urządzeń elektronicznych, które wymagają zginania i składania.
4. Materiały lutownicze
4.1 Lut bezołowiowy
Dzięki rygorystycznemu wdrażaniu przepisów środowiskowych tradycyjne lutowie ołowiowo-cynowe są stopniowo zastępowane lutami bezołowiowymi. Luty bezołowiowe to powszechnie stosowane stopy cyny, srebra i miedzi (SAC), które charakteryzują się dobrą wydajnością lutowania i właściwościami chroniącymi środowisko. Wybór odpowiedniego lutu bezołowiowego może zapewnić jakość lutowania i spełnienie wymagań ochrony środowiska.
4.2 Pasta lutownicza i pręt lutowniczy
Pasta lutownicza i pręt lutowniczy to kluczowe materiały stosowane w procesie lutowania łatek SMT i wtyczek THT. Pasta lutownicza składa się z proszku cyny i topnika, który jest drukowany metodą sitodruku na podkładkach PCB; pręty lutownicze służą do lutowania na fali i lutowania ręcznego. Wybór odpowiedniej pasty lutowniczej i pręta lutowniczego może poprawić wydajność lutowania i jakość złącza lutowniczego.
5. Materiały przyjazne dla środowiska
5.1 Materiały o niskiej zawartości LZO
Podczas procesu przetwarzania PCBA wybór materiałów o niskiej zawartości lotnych związków organicznych (LZO) może zmniejszyć szkody dla środowiska i ludzkiego ciała. Do materiałów o niskiej zawartości LZO zaliczają się podłoża bezhalogenowe, luty bezołowiowe oraz topniki przyjazne dla środowiska, spełniające wymagania przepisów ochrony środowiska.
5.2 Materiały ulegające degradacji
Aby sprostać wyzwaniom związanym z utylizacją odpadów elektronicznych, coraz więcej firm zajmujących się przetwarzaniem PCBA zaczęło stosować materiały ulegające degradacji. Materiały te mogą ulegać naturalnej degradacji po zakończeniu okresu użytkowania, co zmniejsza zanieczyszczenie środowiska. Wybór materiałów degradowalnych nie tylko pomaga chronić środowisko, ale także wzmacnia wizerunek firmy odpowiedzialnej społecznie.
Wniosek
W przetwarzaniu PCBA wybór materiału jest ważnym ogniwem zapewniającym wydajność produktu, niezawodność i wymagania dotyczące ochrony środowiska. Rozsądny dobór materiałów podłoża, materiałów przewodzących, materiałów izolacyjnych i materiałów lutowniczych pozwala poprawić wydajność produkcji i jakość produktu, a także zmniejszyć koszty produkcji i wpływ na środowisko. W przyszłości, wraz z ciągłym rozwojem nauki i technologii oraz wzrostem świadomości ekologicznej, dobór materiałów w przetwarzaniu PCBA będzie bardziej zróżnicowany i przyjazny dla środowiska, co przyniesie więcej innowacji i możliwości dla przemysłu wytwórczego elektroniki.