Materjali valik PCBA töötlemisel

PCBA töötlemine (Trükkplaadi kokkupanek) on oluline lüli elektroonikatööstuses. Materjalide valik on PCBA töötlemisel ülioluline. See ei mõjuta mitte ainult toote jõudlust ja töökindlust, vaid on otseselt seotud ka tootmiskulude ja keskkonnakaitsenõuetega. See artikkel uurib üksikasjalikult materjali valikustrateegiat ja PCBA töötlemise peamisi kaalutlusi.

1. Aluspinna materjalid

1.1 FR4 materjal

FR4 on kõige sagedamini kasutatav PCB alusmaterjal, mis on klaaskiust ja epoksüvaigust koosnev komposiit, millel on head isolatsiooniomadused, mehaaniline tugevus ja kuumakindlus. See sobib enamiku elektroonikatoodete, eriti tarbeelektroonika jaoks.

1.2 Kõrgsageduslikud materjalid

Kõrgsageduslike trükkplaatide, näiteks raadiosageduslike (RF) ja mikrolainesideseadmete jaoks on vaja madala dielektrilise konstandi ja väikese kaduteguriga kõrgsageduslikke materjale. Levinud kõrgsageduslike materjalide hulka kuuluvad PTFE (polütetrafluoroetüleen) ja keraamilised substraadid, mis tagavad signaali terviklikkuse ja edastuse tõhususe.

1.3 Metallist aluspinnad

Metallist aluspinda kasutatakse sageli suure võimsusega elektroonikaseadmetes, mis nõuavad head soojuse hajutamist, nagu LED-valgustus ja toitemoodulid. Alumiiniumist ja vasest substraat on tavalised metallist alusmaterjalid. Neil on suurepärane soojusjuhtivus, mis võib tõhusalt vähendada komponentide töötemperatuuri ja parandada toodete töökindlust ja eluiga.

2. Juhtivad materjalid

2.1 Vaskfoolium

Vaskfoolium on PCB-plaatide peamine juhtiv materjal, millel on hea juhtivus ja elastsus. Vaskfoolium jaguneb paksuse järgi tavaliseks paksuks vaskfooliumiks ja üliõhukeseks vaskfooliumiks. Paks vaskfoolium sobib suure voolutugevusega ahelate jaoks, üliõhukest vaskfoolium aga suure tihedusega peenahelate jaoks.

2.2 Metallkatted

Jootmise ja oksüdatsioonikindluse parandamiseks vajab PCB-plaatide vaskfoolium tavaliselt pinnatöötlust. Levinud pinnatöötlusmeetodid hõlmavad kullatamist, hõbetamist ja tinatamist. Kuldkattekihil on suurepärane juhtivus ja korrosioonikindlus, mis sobib suure jõudlusega trükkplaatidele; tinakattekihti kasutatakse sageli tavalistes olmeelektroonikatoodetes.

3. Isolatsioonimaterjalid

3.1 Prepreg

Prepreg on peamine isolatsioonimaterjal mitmekihiliste PCB-plaatide valmistamiseks. See on klaaskiudkanga ja vaigu segu. See kõveneb kuumutamisel lamineerimisprotsessi ajal, moodustades tahke isoleerkihi. Erinevat tüüpi prepregidel on erinevad dielektrilised konstandid ja kuumakindlus ning sobiva materjali saab valida vastavalt konkreetsele rakendusele.

3.2 Vaikmaterjalid

Mõnedes erirakendustes, nagu painduvad trükkplaadid ja jäigad-painduvad plaadid, kasutatakse isolatsioonikihtidena spetsiaalseid vaigumaterjale. Nende materjalide hulka kuuluvad polüimiid (PI), polüetüleentereftalaat (PET) jne, millel on hea painduvus ja kuumakindlus ning mis sobivad painutamist ja voltimist vajavate elektroonikaseadmete jaoks.

4. Jootematerjalid

4.1 Pliivaba joodis

Keskkonnaeeskirjade range rakendamisega asendatakse traditsioonilised plii-tina joodised järk-järgult pliivabade joodiste vastu. Pliivabad joodised on tavaliselt kasutatavad tina-hõbe-vase (SAC) sulamid, millel on head jootmisomadused ja keskkonnakaitseomadused. Õige pliivaba joodise valimine võib tagada jootmise kvaliteedi ja keskkonnakaitsenõuded.

4.2 Jootepasta ja jootevarras

Jootepasta ja jootevarras on peamised materjalid, mida kasutatakse SMT-plaastrite ja THT-pistikprogrammide jootmisprotsessis. Jootepasta koosneb tinapulbrist ja räbustist, mis on trükitud trükkplaatidele siiditrüki abil; jootevardaid kasutatakse lainejootmiseks ja käsitsi jootmiseks. Sobiva jootepasta ja jootevarda valimine võib parandada jootmise tõhusust ja jootekoha kvaliteeti.

5. Keskkonnasõbralikud materjalid

5.1 Madala LOÜ sisaldusega materjalid

PCBA töötlemisprotsessi käigus võib madala lenduvate orgaaniliste ühenditega (LOÜ) materjalide valimine vähendada kahju keskkonnale ja inimkehale. Madala LOÜ sisaldusega materjalide hulka kuuluvad halogeenivabad aluspinnad, pliivabad joodised ja keskkonnasõbralikud räbustid, mis vastavad keskkonnanõuetele.

5.2 Lagunevad materjalid

Elektroonikajäätmete kõrvaldamisega seotud väljakutsetega toimetulemiseks on üha enam PCBA töötlevaid ettevõtteid hakanud kasutusele võtma lagunevaid materjale. Need materjalid võivad pärast kasutusea lõppu looduslikult laguneda, vähendades seeläbi keskkonnareostust. Lagunevate materjalide valimine ei aita mitte ainult kaitsta keskkonda, vaid tõstab ka ettevõtte sotsiaalse vastutustunde mainet.

Järeldus

PCBA töötlemisel on materjalivalik oluline lüli toote jõudluse, töökindluse ja keskkonnakaitsenõuete tagamiseks. Alusmaterjalide, juhtivate materjalide, isoleermaterjalide ja jootematerjalide mõistliku valikuga saab parandada tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti ning vähendada tootmiskulusid ja keskkonnamõju. Tulevikus koos teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga ning keskkonnateadlikkuse paranemisega muutub PCBA töötlemise materjalivalik mitmekesisemaks ja keskkonnasõbralikumaks, tuues elektroonikatööstusesse rohkem uuendusi ja võimalusi.