Výběr materiálu při zpracování PCBA

zpracování PCBA (Montáž desky s plošnými spoji) je důležitým článkem v průmyslu výroby elektroniky. Výběr materiálů je při zpracování PCBA zásadní. Neovlivňuje pouze výkon a spolehlivost produktu, ale také přímo souvisí s výrobními náklady a požadavky na ochranu životního prostředí. Tento článek podrobně prozkoumá strategii výběru materiálu a klíčové úvahy při zpracování PCBA.

1. Podkladové materiály

Materiál 1.1 FR4

FR4 je nejběžněji používaný materiál substrátu PCB, který je kompozitem skelných vláken a epoxidové pryskyřice a má dobré izolační vlastnosti, mechanickou pevnost a tepelnou odolnost. Je vhodný pro většinu elektronických produktů, zejména spotřební elektroniky.

1.2 Vysokofrekvenční materiály

Pro vysokofrekvenční desky plošných spojů, jako jsou radiofrekvenční (RF) a mikrovlnná komunikační zařízení, jsou vyžadovány vysokofrekvenční materiály s nízkou dielektrickou konstantou a nízkým ztrátovým činitelem. Mezi běžné vysokofrekvenční materiály patří PTFE (polytetrafluorethylen) a keramické substráty, které mohou zajistit integritu signálu a účinnost přenosu.

1.3 Kovové substráty

Kovové substráty se často používají ve vysoce výkonných elektronických zařízeních, která vyžadují dobrý odvod tepla, jako jsou LED osvětlení a napájecí moduly. Hliníkový substrát a měděný substrát jsou běžné kovové substrátové materiály. Mají vynikající tepelnou vodivost, která dokáže účinně snížit provozní teplotu komponentů a zlepšit spolehlivost a životnost produktů.

2. Vodivé materiály

2.1 Měděná fólie

Měděná fólie je hlavním vodivým materiálem na deskách plošných spojů s dobrou vodivostí a tažností. Podle tloušťky se měděná fólie dělí na standardní silnou měděnou fólii a ultratenkou měděnou fólii. Silná měděná fólie je vhodná pro silnoproudé obvody, zatímco ultratenká měděná fólie se používá pro jemné obvody s vysokou hustotou.

2.2 Pokovování

Aby se zlepšil výkon pájení a odolnost proti oxidaci, měděná fólie na deskách PCB obvykle potřebuje povrchovou úpravu. Mezi běžné metody povrchové úpravy patří pozlacení, stříbření a cínování. Vrstva zlacení má vynikající vodivost a odolnost proti korozi, což je vhodné pro vysoce výkonné desky plošných spojů; pocínovaná vrstva se často používá v běžných výrobcích spotřební elektroniky.

3. Izolační materiály

3.1 Prepreg

Prepreg je klíčovým izolačním materiálem pro výrobu vícevrstvých desek plošných spojů. Jedná se o směs tkaniny ze skleněných vláken a pryskyřice. Vytvrzuje se zahříváním během procesu laminace za vzniku pevné izolační vrstvy. Různé typy prepregů mají různé dielektrické konstanty a tepelnou odolnost a vhodný materiál lze vybrat podle konkrétní aplikace.

3.2 Pryskyřičné materiály

V některých speciálních aplikacích, jako jsou ohebné obvodové desky a tuhé ohebné desky, se jako izolační vrstvy používají speciální pryskyřičné materiály. Mezi tyto materiály patří polyimid (PI), polyethylentereftalát (PET) atd., které mají dobrou pružnost a tepelnou odolnost a jsou vhodné pro elektronická zařízení, která je třeba ohýbat a skládat.

4. Pájecí materiály

4.1 Bezolovnatá pájka

S přísnou implementací ekologických předpisů jsou tradiční olovnaté pájky postupně nahrazovány pájkami bezolovnatými. Bezolovnaté pájky jsou běžně používané slitiny cínu, stříbra a mědi (SAC), které mají dobrý pájecí výkon a ochranu životního prostředí. Výběr správné bezolovnaté pájky může zajistit kvalitu pájení a požadavky na ochranu životního prostředí.

4.2 Pájecí pasta a pájecí tyč

Pájecí pasta a pájecí tyč jsou klíčové materiály používané v procesu pájení SMT záplat a THT plug-inů. Pájecí pasta se skládá z cínového prášku a tavidla, které je natištěno sítotiskem na destičky PCB; pájecí tyče se používají pro pájení vlnou a ruční pájení. Výběr vhodné pájecí pasty a pájecí tyče může zlepšit účinnost pájení a kvalitu pájeného spoje.

5. Materiály šetrné k životnímu prostředí

5.1 Materiály s nízkým obsahem VOC

Během procesu zpracování PCBA může výběr materiálů s nízkými těkavými organickými sloučeninami (VOC) snížit poškození životního prostředí a lidského těla. Mezi materiály s nízkým obsahem VOC patří bezhalogenové substráty, bezolovnaté pájky a ekologicky nezávadná tavidla, která splňují požadavky ekologických předpisů.

5.2 Rozložitelné materiály

Aby bylo možné čelit výzvám likvidace elektronického odpadu, stále více společností zpracovávajících PCBA začalo přijímat rozložitelné materiály. Tyto materiály mohou být po skončení své životnosti přirozeně degradovány, čímž se snižuje znečištění životního prostředí. Volba rozložitelných materiálů nejen pomáhá ochraně životního prostředí, ale také posiluje image společnosti v oblasti společenské odpovědnosti.

Závěr

Při zpracování PCBA je výběr materiálu důležitým článkem pro zajištění výkonu produktu, spolehlivosti a požadavků na ochranu životního prostředí. Přiměřeným výběrem podkladových materiálů, vodivých materiálů, izolačních materiálů a pájecích materiálů lze zlepšit efektivitu výroby a kvalitu produktu a snížit výrobní náklady a dopad na životní prostředí. V budoucnu, s neustálým pokrokem ve vědě a technologii a zlepšováním povědomí o životním prostředí, bude výběr materiálů při zpracování PCBA diverzifikovanější a šetrnější k životnímu prostředí, což přinese více inovací a příležitostí pro průmysl výroby elektroniky.