لوحات الدوائر الكهربائية من مادة التفلون

ما هي لوحة PCB التيفلونية؟

هل تعرف مصطلح "تفلون"؟ إنه في الواقع اسم العلامة التجارية لمركب البوليمر (بولي-تترا-فلورو-إيثيلين) المعروف اختصارًا بـ (PTFE). إن لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) التي نتحدث عنها هنا مصنوعة من هذه المادة. تتميز هذه الألواح بأداء متميز، خاصة في التطبيقات ذات التردد العالي، مثل أنظمة الرادار وأنظمة الإشارات الراديوية، التي تتطلب أداءً عاليًا في نقل الإشارات، وهي ملائمة بشكل خاص للاستخدام في هذه التطبيقات. يعود السبب الرئيسي إلى خصائص مادة (PTFE): من ناحية، فإن ميزة هذه المادة الأساسية هي "خواصها الخاملة" على السطح - فهي لا تلتصق بأي شيء، وتمتاز باستقرارها الكيميائي الكبير، ولا تتفاعل مع مواد أخرى، وبالتالي فهي مقاومة لل corrosion بشكل قوي؛ ومن ناحية أخرى، تمتلك أداءً كهربائيًا ممتازًا يمكنها من الحفاظ على استقرار الإشارات ذات التردد العالي أثناء عملية النقل، وهو السبب الرئيسي وراء اعتمادها في المعدات الإلكترونية المتقدمة مثل أجهزة الرادار ومعدات الإشارات الراديوية، التي تتطلب جودة عالية للإشارات.

المزايا الأساسية لأداء لوحة الدوائر المطبوعة Teflon

1. أداء مستقر في الظروف البيئية القاسية

• استقرار كيميائي ممتاز: يتمتع PTFE بمقاومة استثنائية للتآكل الكيميائي. يمكن الحفاظ على سلامته الهيكلية ووظائفه حتى عند التعرض لمجموعة متنوعة من المواد المسببة للتآكل مثل الأحماض والقواعد والمحاليل الصناعية والزيوت والمواد التشحيمية. إذا كان لا بد من تشغيل معداتك في بيئات عالية الخطورة مثل المختبرات أو المصانع الكيميائية، فاختيار هذا المنتج سيكون صائبًا، ولا داعي للقلق بشأن تعرض المادة للتآكل.
  
• تحمل ممتاز للحرارة والمنخفضات الحرارية: تعمل لوحات الدوائر PTFE بشكل جيد ضمن نطاق واسع جدًا من درجات الحرارة. على عكس المواد التقليدية التي تصبح هشة وتتشقق عند درجات الحرارة المنخفضة للغاية، فإن مادة PTFE يمكنها الحفاظ على نسبة مطيلية تصل إلى 5٪ حتى في ظل ظروف البرودة الشديدة التي تصل إلى -196°م (قريبة من درجة حرارة النيتروجين السائل)؛ أما من ناحية الحرارة العالية، فيمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى 315°م، مما يسمح باستخدامها في الأفران الصناعية والمعدات ذات التفاعلات ذات الحرارة العالية.
  
• مقاومة استثنائية للطقس: لا يخشى الرياح والشمس والرطوبة العالية والملوحة العالية (مثل المعدات القريبة من الساحل). حتى إذا استخدمت لمدة ثماني إلى عشر سنوات، فإن أداؤها لم يكاد ينخفض.
  

2. "الطالب المتفوق" في نقل الإشارات ذات التردد العالي

بالنسبة للأجهزة الإلكترونية، فإن "جودة" و"سرعة" نقل الإشارة هي عوامل حيوية، وتتفوق لوحة الدوائر المطبوعة من نوع تفلون (Teflon PCB) في هذين الجانبين:

• ثابت عازل منخفض (حوالي 2.0): ببساطة، يشبه الثابت العازل "المقاومة" لنقل الإشارة. كلما قل هذا القيمة، زادت سرعة الإشارة. يبلغ الثابت العازل للمواد FR-4 العادية أكثر من 4.2، بينما يبلغ 2.0 لتفلون وهو منخفض جداً مقارنة بمواد التردد العالي الأخرى، وهو مناسب بشكل خاص للسيناريوهات التي تتطلب إشارات عالية السرعة.
  
• خسارة عازل كهربائي منخفضة للغاية: يمكن اعتبار خسارة العازل الكهربائي "الطاقة المفقودة أثناء نقل الإشارة". كلما قلّت هذه القيمة، قلّت خسارة الإشارة. خسارة العازل الكهربائي لبوليمر التفلون تكاد تكون معدومة، ولذلك تستخدمه أجهزة الرادار ومحطات الجيل الخامس (5G) وغيرها من المعدات، حيث يمكن للإشارة أن تكون قوية ومستقرة دون "فقدان الحزم".
  
• عازل بالكامل: يتمتع بجهد كهربائي عالٍ لحدوث الاختراق ومقاومة حجمية كبيرة. حتى في البيئة ذات الجهد العالي، لن تحدث تسرب كهربائي أو ماس كهربائي، وهو ما يجعله آمنًا جدًا.
  

3. المزايا في التفاصيل

• خصائص عدم الالتصاق: توتر السطح منخفض جدًا، وتصعب الإصابة بجذب الغبار وآثار الزيوت، وهو سهل التنظيف ويقلل من تكاليف الصيانة.
  
• القدرة على مقاومة الرطوبة: معدل امتصاص الماء منخفض للغاية، حتى في البيئة الرطبة (مثل موسم الأمطار في الجنوب أو المعدات تحت الأرض)، لا تتأثر الأداء بالرطوبة، وتبقى الاستقرار مضمونًا.

لماذا يُعتبر تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة بتقنية التفلون "دقيقًا" إلى هذا الحد؟

على الرغم من الخصائص الممتازة لمادة PTFE، فإن تصنيع لوحة دوائر موثوقة منها يتطلب عملية تصنيع متخصصة تختلف بشكل كبير عن العملية المستخدمة في تصنيع الألواح القياسية من نوع FR4:

1. معالجة السطح:

إن مادة التفلون تتميز بأنها لينة بشكل خاص، كما أن سطحها أملس خامل، مما لا يساعد على التصاق طبقة النحاس. إذا قمت بتنظيف السطح باستخدام فرشاة كما هو الحال مع اللوحات الدوائر العادية، فمن السهل أن تُحدث خدوشاً. بدلاً من ذلك، فإن عمليات المعالجة السطحية الخاصة مثل حفر سطح التفلون باستخدام نابثالين الصوديوم أو تنشيط السطح بالبلازما ضرورية لتنشيط السطح وخلق نقاط ربط كيميائية قوية لتسهيل عملية التمعدن اللاحقة.

2. الحفر:

تؤدي أدوات الحفر العادية إلى سحب المادة وتكوّن حُافة عند حفر مادة التفلون. ولذلك، نحن بحاجة لاستخدام أدوات حفر جديدة ذات قوة قطع عالية وبسرعة بطيئة. كما يُضاف غالبًا مواد مالئة من السيراميك إلى المادة لتحسين قابلية الحفر والاستقرار الأبعادي للوحة.

3. طلاء النحاس بالكهرباء:

يتمتع مادة البوليمر النقية بمعامل تمدد حراري نسبيًا مرتفع، في اتجاه السمك (المحور Z)، ومن السهل أن "تمتد وتتقلص" عندما تتغير درجة الحرارة. ولذلك، يجب طلاء جدار الثقب في الفيا بطبقة نحاس ذات مقاومة شد عالية، تمامًا كما لو كنت تضيف طبقة من "الحديد التسليحي" لجدار الثقب، وإلا فقد ينفصل الوتد وتصبح الفيا عرضة للتشقق.

4. معالجة المقاوم (Solder mask):

بعد عملية الأكل (Etching)، يجب إجراء معالجة المقاوم خلال 12 ساعة - وذلك لأن سطح مادة Teflon يتأكسد بسهولة إذا طال وقت التعرض. ويجب قبل المعالجة تجفيفه جيدًا لإزالة الرطوبة، وإلا فإن طبقة المقاوم ستكون عرضة لتكون الفقاعات، مما يؤثر على الاستخدام اللاحق.

5. التخزين والطبقنة:

• عند التخزين، يجب وضعه في بيئة ذات درجة حرارة الغرفة وتجنب التعرض المباشر لأشعة الشمس، وإلا فإن السطح يتأكسد أو يلوث بسهولة؛
  
• عند التصفيح، لا يحتاج الركيزة النقية من مادة التفلون إلى الأكسدة مسبقًا، ويمكن ضغطها مباشرة مع رقائق النحاس تحت ضغط عالٍ؛ ولكن إذا كانت مادة مركبة من التفلون مع FR-4، فيجب أكسدتها أولًا، وإلا فإن الطبقات تنفصل بسهولة.

اختروا دوائر تفلون الإلكترونية، ويمكنكم الحصول على هذه الفوائد:

1. نقل إشارات "بدون تداخل": ثابت عازل منخفض + خسارة منخفضة، الإشارات ذات التردد العالي تعمل بسرعة واستقرار، ومناسبة بشكل خاص للرادار وأنظمة الترددات الراديوية والمعدات الحساسة للإشارات الأخرى.

2. قدرة عالية على التكيف مع "البيئة دون قصور": من البرد الشديد إلى الحرارة العالية، ومن التآكل الكيميائي إلى الرطوبة، يمكنها تحمل جميع أنواع الظروف القاسية، وتوفير عناء الصيانة المتكررة.

3. عمر افتراضي يفوق بكثير لوحات الدوائر العادية: مقاومة قوية للطقس، لا يتأثر المواد بالشيخوخة بسهولة، الاستثمار لمرة واحدة يمكن أن يحل محل لوحات الدوائر العادية لسنوات عدة، وهو أكثر فعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل.

تتميز لوحة الدوائر المطبوعة ذات الماده التفلونية أيضًا بالعيوب التالية:

1. يصعب معالجتها وتتطلب معدات وخبرة خاصة، وبالتالي تكون التكلفة أعلى من لوحات الدوائر FR-4 العادية.

2. يجب مراعاة معامل التمدد الحراري أثناء التصميم، وإلا فقد تحدث مشاكل مثل تشقق الثقوب.
متطلبات العملية لدى الشركات المصنعة مرتفعة، ولا يمكن لأي شركة تصنيع عادية القيام بذلك بشكل جيد.

لماذا تختار LHD لتصنيع لوحة دوائر تفلونية؟

لقد كنا نقوم بتصنيع لوحات الدوائر الكهربائية لأكثر من 20 عامًا، وجمعنا خبرة في مئات المشاريع الخاصة بلوحات الدوائر التفلونية وحدها. سواء كان ذلك لإعداد نماذج أولية أو الإنتاج بكميات كبيرة، فإننا نستطيع التعامل معها بشكل ممتاز:

1. تحكم صارم في الجودة: من تقييم إمكانية التصنيع (DFM) في مرحلة التصميم إلى اختبار الكهرباء (E-test)، والتفتيش البصري الآلي (AOI)، والتفتيش بالأشعة السينية لشبكة الكرة (BGA) أثناء الإنتاج، كل خطوة لا غنى عنها لضمان عدم وجود عيوب في اللوحات التي تغادر المصنع.
2. لا توجد كمية طلب حد أدنى: حتى إذا كنت تحتاج فقط إلى عدد قليل من العينات للاختبار، فسنقبل الطلب ونوفر لك عرض سعر مجاني.
3. مؤهلات كاملة: حصلت على شهادة نظام إدارة الجودة ISO9001 وشهادة الأمان UL، وتتضمن العملية الكاملة من المواد إلى الإنتاج ضماناً جامعاً.

إذا كانت جهازك بحاجة إلى لوحة دوائر تتميز باستقرار في التردد العالي ومقاومة للبيئات القاسية، فلماذا لا تناقش متطلباتك - يمكننا أن نوصي بحل PCB من مادة Teflon الأنسب وفقًا لحالتك المحددة لمساعدتك في تحقيق أقصى أداء لمعداتك.