Teflonový plošný spoj

Co je Teflonová deska plošných spojů？

Znáte "Teflon"? Ve skutečnosti se jedná o obchodní název politetrafluoretylénu (PTFE). Deska plošných spojů (PCB) z Teflonu, o které mluvíme, je deska plošných spojů vyrobená z tohoto materiálu. Tento typ desky má vynikající výkon, zejména v oblasti vysokých frekvencí, například u radarových a radiofrekvenčních systémů, které mají vysoké nároky na přenos signálu, a je zvláště vhodná pro použití. To je hlavně díky vlastnostem materiálu PTFE: jednak je jeho největší vlastností "inertnost" povrchu – nic se k němu nelepí, jeho chemické vlastnosti jsou velmi stabilní a nezabývá se s jinými látkami, a proto má vysokou odolnost proti korozi; zároveň má vynikající elektrické vlastnosti, které umožňují udržovat stabilitu vysokofrekvenčních signálů během přenosu, což je také klíčovým důvodem, proč je oblíbeným materiálem ve vyspělých elektronických zařízeních, jako jsou radary a radiofrekvenční zařízení, která mají vysoké nároky na kvalitu signálu.

Klíčové výkonné výhody Teflonových desek plošných spojů

1. Stabilní výkon v extrémních prostředích

• Vynikající chemická stabilita: PTFE vykazuje mimořádnou odolnost proti chemické korozi. Jeho strukturální a funkční integrita může být udržována i při vystavení různým korozním látkám, jako jsou kyseliny, zásady, průmyslová rozpouštědla, oleje a mazadla. Pokud má být vaše zařízení provozováno v "vysokém riziku" prostředí, jako je chemička nebo laboratoř, je správné zvolit právě toto řešení a nemusíte se bát, že bude materiál korodován.
  
• Vynikající odolnost vůči vysokým a nízkým teplotám: PTFE desky plošných spojů dobře fungují v velmi širokém teplotním rozmezí. Na rozdíl od běžných materiálů, které při extrémně nízkých teplotách ztrácejí pružnost a praskají, může PTFE udržet i při hlubokém mrazu -196°C (blízko teplotě kapalného dusíku) stále 5% houževnatosti; vysoké teploty mohou dosáhnout 315°C, a proto mohou být použity v průmyslových pecích a zařízeních pro vysokoteplotní reakce.
  
• Výborná odolnost proti povětrnostním podmínkám: Není vystrašen větrem, sluncem, vysokou vlhkostí a vysokým obsahem soli (např. u zařízení u moře). I když je používán deset nebo osm let, jeho výkon se téměř nezhoršuje.
  

2. „Nejlepší student“ přenosu vysokofrekvenčních signálů

U elektronických zařízení jsou „kvalita“ a „rychlost“ přenosu signálů životně důležité a Teflonové desky plošných spojů (PCB) jsou v těchto dvou ohledech na špičkové úrovni:

• Nízká dielektrická konstanta (přibližně 2,0): Jednoduše řečeno, dielektrická konstanta představuje „odpor“ přenosu signálu. Čím nižší je tato hodnota, tím rychlejší je přenos signálu. Dielektrická konstanta běžných materiálů FR-4 je nad 4,2, zatímco Teflonova hodnota 2,0 je mezi vysokofrekvenčními materiály velmi nízká, což je zvláště vhodné pro scénáře vyžadující rychlé signály.
  
• Ultra-nízké dielektrické ztráty: Dielektrické ztráty lze chápat jako "energii ztracenou signálem během přenosu". Čím nižší je tato hodnota, tím méně dochází k útlumu signálu. Dielektrické ztráty teflonu jsou téměř zanedbatelné, proto je používán v radarových zařízeních, 5G základnových stanicích a jiném vybavení, čímž je zajištěn silný a stabilní signál bez "ztráty paketů".
  
• Plná izolace: Má vysoké průrazné napětí a velký objemový odpor. I v prostředí s vysokým napětím nedochází k úniku proudu ani zkratu, což je velmi bezpečné.
  

3. Výhody v detailech

• Nepřilnavost: Povrchové napětí je velmi nízké, prach a olejové skvrny se na něj těžko přichycují, je velmi snadno čistitelný a údržba je levná.
  
• Odolnost proti vlhkosti: Absorpce vody je extrémně nízká, dokonce i v prostředí s vysokou vlhkostí (např. deštivá sezóna na jihu, podzemní zařízení) neovlivní vlhkost jeho vlastnosti a zaručena je stabilita.

Proč je výroba Teflonových desek plošných spojů tak "náročná"?

Přes vynikající materiálové vlastnosti PTFE vyžaduje jeho přeměna na spolehlivou desku plošných spojů speciální výrobní proces, který se výrazně liší od procesu používaného pro standardní FR4 desky:

1. Úprava povrchu:

Teflonový substrát je zvlášť měkký a jeho povrch je hladký a inertní, což nenapomáhá přilnutí měděné vrstvy. Pokud byste očistili povrch kartáčem jako u běžných desek plošných spojů, mohli byste ho snadno poškrábat. Místo toho jsou nezbytné speciální procesy úpravy povrchu, jako je leptání naftalenem sodíku nebo aktivace povrchu plazmou, které aktivují povrch a vytvoří silné chemické vazebné body pro následnou metalizaci.

2. Vrtání:

Běžné vrtáky mají při vrtání teflonu tendenci k vytrhávání materiálu a tvorbě otřepů. Musíme proto použít nové vrtáky s vysokou řeznou silou a vrtat pomalu. Do materiálu se často přidávají keramické plniva, aby se zlepšila jeho vrtatelnost a rozměrová stabilita laminátu.

3. Elektrolytické mědění:

Čistý teflonový materiál má poměrně vysokou hodnotu koeficientu tepelné roztažnosti ve směru tloušťky (Z osa), a proto se při změně teploty snadno "roztahuje a smršťuje". Proto musí být stěna otvoru vyplněna vrstvou mědi s vysokou pevností v tahu, podobně jako když přidáme další vrstvu "výztuže" ke stěně otvoru. V opačném případě může dojít k odpadnutí pájecího polštářku a otvor se může snadno prasknout.

4. Úprava laku proti pájení:

Po leptání musí být úprava laku proti pájení provedena do 12 hodin – to je způsobeno tím, že povrch teflonu se při příliš dlouhém vystavení vzduchu snadno oxiduje. Před úpravou musí být materiál důkladně usušen, aby byla odstraněna veškerá vlhkost, jinak může dojít k vytvoření bublin ve vrstvě laku proti pájení, což ovlivní následné použití.

5. Skladování a laminace:

• Při skladování musí být materiál uchováván v prostředí s pokojovou teplotou a je třeba se vyhnout přímému slunečnímu záření, jinak se povrch snadno oxiduje nebo znečišťuje;
  
• Při laminaci není třeba předem oxidovat čistý Teflonový substrát a může být přímo stlačen měděnou fólií za vysokého tlaku; pokud se však jedná o kompozit Teflonu a FR-4, je nutná oxidace předem, jinak hrozí snadné odvrstvení jednotlivých vrstev.

Zvolením Teflonového plošného spoje získáte tyto výhody:

1. Přenos signálu „bez rušení“: nízká dielektrická konstanta + nízké ztráty, vysokofrekvenční signály se šíří rychle a stabilně, což je zvláště vhodné pro radar, RF systémy a další zařízení citlivá na signál;

2. Environmentální odolnost „bez výpadků“: od extrémního mrazu po vysoké teploty, od chemické koroze po vlhkost, odolává všem druhům extrémních podmínek, čímž šetří potíže s častou údržbou;

3. Životnost výrazně delší než u běžných desek plošných spojů: silná odolnost proti povětrnostním vlivům, materiál se nerozkládá, jednorázová investice může nahradit několik let používání běžných desek plošných spojů, což je dlouhodobě nákladově efektivní.

Teflonová deska PCB má také následující nevýhody:

1. Je obtížné zpracovat a vyžaduje speciální vybavení a zkušenosti, proto je její cena vyšší než u běžných desek PCB typu FR-4;

2. Během návrhu je třeba zohlednit koeficient teplotní roztažnosti, jinak mohou vzniknout problémy, jako je praskání vývrtů;
Výrobci musí splňovat vysoké nároky na výrobní proces a ne každý výrobce to zvládne kvalitně.

Proč si vybrat společnost LHD pro výrobu Teflonových PCB desek?

Vyrábíme desky PCB již více než 20 let a v oblasti Teflonových PCB desek máme za sebou stovky projektů. Ať už jde o výrobu vzorků nebo sériovou výrobu, zvládneme to perfektně:

1. Přísná kontrola kvality: Od hodnocení výrobních možností (DFM) ve fázi návrhu až po elektrické testování (E-test), automatickou optickou kontrolu (AOI), kontrolu BGA pomocí RTG při výrobě – každý krok je nezbytný pro zajištění desek bez vady při odeslání z továrny;
2. Žádné minimální množství objednávky: I když potřebujete jen několik vzorků pro testování, přijmeme to a nabídneme vám bezplatnou cenovou nabídku;
3. Kompletní kvalifikace: Splnění certifikace systému řízení kvality ISO9001 a certifikace UL pro bezpečnost, celý proces od materiálů po výrobu je zaručen.

Pokud vaše zařízení potřebuje vysokofrekvenční stabilní a odolnou desku plošných spojů v extrémním prostředí, proč si nezajednáme o vašich požadavcích – podle vašeho konkrétního scénáře vám můžeme doporučit nejvhodnější řešení s Teflonovými deskami plošných spojů, které vám pomůže maximalizovat výkon vašeho zařízení.