Teflon-PCB

Was ist ein Teflon-PCB?

Kennen Sie "Teflon"? Es ist eigentlich der Markenname von Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Teflon-PCB, von der hier die Rede ist, ist eine Leiterplatte aus diesem Material. Dieses Board weist eine hervorragende Leistung auf, insbesondere in Hochfrequenz-Anwendungen wie Radar- und Funkfrequenzsystemen, bei denen hohe Anforderungen an die Signalübertragung gestellt werden, wofür es besonders geeignet ist. Dies liegt hauptsächlich an den Eigenschaften des PTFE-Materials: Einerseits ist seine markanteste Eigenschaft die "Inertheit" der Oberfläche – es haftet an nichts, seine chemischen Eigenschaften sind besonders stabil und es reagiert nicht mit anderen Stoffen, weshalb es eine starke Korrosionsbeständigkeit aufweist; andererseits ermöglicht die ausgezeichnete elektrische Leistung eine stabile Signalübertragung von Hochfrequenz-Signalen, was auch der entscheidende Grund dafür ist, dass es in Hochleistungselektronik wie Radar- und Funkfrequenzgeräten, bei denen hohe Anforderungen an die Signalqualität gestellt werden, bevorzugt eingesetzt wird.

Kernleistungsvorteile von Teflon-PCBs

1. Stabile Leistung in extremen Umgebungen

• Hervorragende chemische Stabilität: PTFE weist eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen chemische Korrosion auf. Die strukturelle und funktionale Integrität kann auch bei Kontakt mit verschiedenen korrosiven Stoffen wie Säuren, Laugen, industriellen Lösungsmitteln, Ölen und Schmierstoffen erhalten bleiben. Wenn Ihre Geräte in einer "hochriskanten" Umgebung wie einer chemischen Fabrik oder einem Labor eingesetzt werden sollen, ist die Wahl dieses Materials richtig – Sie müssen sich keine Sorgen um Materialkorrosion machen.
  
• Hervorragende Wärme- und Kältebeständigkeit: PTFE-Leiterplatten zeigen über einen sehr breiten Temperaturbereich hinweg eine gute Leistung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Materialien, die bei extrem niedrigen Temperaturen spröde und rissig werden können, behält PTFE sogar unter extrem kalten Bedingungen von -196°C (nahe der Temperatur von flüssigem Stickstoff) noch eine Duktilität von 5 %; bei hohen Temperaturen bis zu 315°C kann es in Industrieöfen und Hochtemperaturreaktionsgeräten eingesetzt werden.
  
• Außergewöhnlich starke Wetterbeständigkeit: Es fürchtet weder Wind noch Sonne, hohe Luftfeuchtigkeit und hohe Salzkonzentration (z. B. an Seebädern). Selbst nach zehn oder acht Jahren Nutzung verschlechtert sich seine Leistung kaum.
  

2. „Klassenbester“ bei der Hochfrequenz-Signalübertragung

Für elektronische Geräte sind die „Qualität“ und „Geschwindigkeit“ der Signalübertragung lebenswichtig, und Teflon-PCBs sind in diesen beiden Aspekten führend:

• Niedrige Dielektrizitätskonstante (ca. 2,0): Einfach ausgedrückt ist die Dielektrizitätskonstante der „Widerstand“ der Signalübertragung. Je niedriger dieser Wert ist, desto schneller bewegen sich die Signale. Die Dielektrizitätskonstante von herkömmlichen FR-4-Materialien liegt über 4,2, während Teflon mit 2,0 unter Hochfrequenzmaterialien sehr niedrig ist und sich besonders für Anwendungen eignet, bei denen hohe Signalgeschwindigkeit erforderlich ist.
  
• Ultrageringer Dielektrizitätsverlust: Der Dielektrizitätsverlust kann als "die während der Signalübertragung verlorene Energie" verstanden werden. Je niedriger dieser Wert ist, desto geringer ist die Signalabschwächung. Der Dielektrizitätsverlust von Teflon ist nahezu vernachlässigbar, deshalb wird es in Radargeräten, 5G-Basisstationen und anderen Geräten eingesetzt, wodurch das Signal stark und stabil bleibt, ohne "Paketverluste".
  
• Vollständige Isolierung: Es weist eine hohe Durchschlagsspannung und einen großen Volumenwiderstand auf. Selbst in Hochspannungsumgebungen kommt es zu keinem Stromverlust oder Kurzschluss und ist daher sehr sicher.
  

3. Vorteile in Details

• Nicht haftende Eigenschaften: Die Oberflächenspannung ist sehr gering, sodass Staub und Ölflecken nur schwer haften. Die Reinigung ist sehr bequem und die Wartungskosten sind niedrig.
  
• Feuchtigkeitsbeständigkeit: Die Wasseraufnahmerate ist äußerst gering. Selbst in feuchten Umgebungen (wie der Regenzeit im Süden, unterirdischen Anlagen) wird die Leistung nicht durch Feuchtigkeit beeinträchtigt, wodurch Stabilität gewährleistet ist.

Warum ist die Teflon-PCB-Herstellung so "anspruchsvoll"?

Trotz der hervorragenden Materialeigenschaften von PTFE erfordert die Umwandlung in eine zuverlässige Leiterplatte einen speziellen Fertigungsprozess, der sich erheblich vom Verfahren für Standard-FR4-Laminate unterscheidet:

1. Oberflächenbehandlung:

Das Teflon-Substrat ist besonders weich, und seine Oberfläche ist glatt und inert, was die Haftung der Kupferschicht erschwert. Wenn Sie die Oberfläche wie bei herkömmlichen Leiterplatten mit einer Bürste reinigen, kann dies leicht zu Kratzern führen. Stattdessen sind spezielle Oberflächenbehandlungsverfahren wie Natriumnaphthalin-Ätzen oder Plasma-Oberflächenaktivierung unerlässlich, um die Oberfläche zu aktivieren und stabile chemische Bindungsstellen für die nachfolgende Metallisierung zu schaffen.

2. Bohren:

Bei herkömmlichen Bohrwerkzeugen kommt es beim Bohren von Teflon leicht zu Materialausziehungen und Graten. Daher müssen neue Bohrwerkzeuge mit hoher Schneidkraft verwendet und langsam gebohrt werden. Zudem werden dem Material oft keramische Füllstoffe zugesetzt, um die Bohrbarkeit und die dimensionsstabile Laminateigenschaft zu verbessern.

3. Kupferabscheidung:

Reines Teflon-Material hat einen vergleichsweise hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Dickenrichtung (Z-Achse), wodurch es bei Temperaturveränderungen leicht zu „Dehnung und Schrumpfung“ kommt. Daher muss die Bohrlochwand des Durchkontaktierungslochs mit einer Kupferschicht hoher Zugfestigkeit beschichtet werden, ähnlich wie das Hinzufügen einer „Bewehrungsschicht“ an der Bohrlochwand, andernfalls kann der Pad abfallen und das Via leicht reißen.

4. Lötstopplack-Behandlung:

Nach dem Ätzen muss innerhalb von 12 Stunden eine Lötstopplack-Behandlung erfolgen – dies liegt daran, dass die Teflon-Oberfläche bei zu langer Luftfeuchtigkeit leicht oxidiert. Vor der Behandlung muss sie gründlich getrocknet werden, um Feuchtigkeit zu entfernen, andernfalls kann die Lötstopplackschicht Blasen bilden und die nachfolgende Verwendung beeinträchtigen.

5. Lagerung und Schichtaufbau:

• Bei der Lagerung muss das Material bei Zimmertemperatur aufbewahrt werden und direktes Sonnenlicht vermeiden, da die Oberfläche sonst leicht oxidiert oder verschmutzt;
  
• Beim Laminieren muss das reine Teflon-Substrat nicht vorab oxidiert werden und kann direkt unter hohem Druck mit der Kupferfolie gepresst werden; handelt es sich jedoch um ein Verbundmaterial aus Teflon und FR-4, muss dieses zuerst oxidiert werden, andernfalls kann es leicht zur Schichtablösung kommen.

Wenn Sie sich für Teflon-PCBs entscheiden, erhalten Sie folgende Vorteile:

1. "Störungsfreie" Signalübertragung: geringe Dielektrizitätskonstante + geringe Verluste, Hochfrequenzsignale laufen schnell und stabil, besonders geeignet für Radar-, RF-Systeme und andere signal-sensitive Geräte;

2. "Keine Kurzschlüsse auf der Platine" – Umweltbeständigkeit: von extremer Kälte bis hin zu hohen Temperaturen, von chemischer Korrosion bis hin zu Feuchtigkeit, alle Arten extremer Umgebungen werden problemlos ausgehalten, wodurch Wartungsarbeiten entfallen;

3. Lebensdauer liegt deutlich über der von herkömmlichen Leiterplatten: stark wetterbeständig, Material altert nicht so schnell, eine einmalige Investition ersetzt mehrere Jahre lang herkömmliche Leiterplatten und ist langfristig kosteneffizienter.

Teflon-PCBs weisen zudem die folgenden Nachteile auf:

1. Die Verarbeitung ist schwierig und erfordert spezielle Ausrüstung sowie Erfahrung, wodurch die Kosten höher sind als bei herkömmlichen FR-4-Leiterplatten;

2. Der thermische Ausdehnungskoeffizient muss bei der Konstruktion berücksichtigt werden, da sonst Probleme wie das Reißen von Durchkontaktierungen entstehen können;
Die Prozessanforderungen an die Hersteller sind hoch, sodass nicht jeder Hersteller diese gut bewältigen kann.

Warum LHD für Teflon-PCBs wählen?

Wir stellen PCBs bereits seit über 20 Jahren her und haben allein bei Teflon-PCBs Erfahrung aus Hunderten von Projekten gesammelt. Ob bei der Mustererstellung oder Serienfertigung – wir beherrschen alle Prozesse perfekt:

1. Strenge Qualitätskontrolle: Vom DFM-(Design for Manufacturability)-Assessment in der Entwurfsphase bis hin zu elektrischen Tests (E-Test), automatischer optischer Inspektion (AOI) und Röntgeninspektion von BGA-Bauteilen während der Produktion – jeder Schritt ist unverzichtbar, um sicherzustellen, dass die ausgelieferten Leiterplatten fehlerfrei sind;
2. Keine Mindestbestellmenge: Selbst wenn Sie nur wenige Proben zum Testen benötigen, akzeptieren wir dies und bieten Ihnen eine kostenlose Preisliste;
3. Vollständige Qualifikationen: Zertifiziert nach ISO9001 Qualitätsmanagementsystem und UL-Sicherheitsstandard; der gesamte Prozess von Materialien bis zur Produktion ist garantiert.

Wenn Ihr Gerät eine Hochfrequenz-stabile und extrem umweltresistente Leiterplatte benötigt, warum besprechen Sie dann nicht Ihre Anforderungen – wir können Ihnen die geeignetste Teflon-PCB-Lösung basierend auf Ihrem spezifischen Szenario empfehlen, um Ihnen zu helfen, die Leistung Ihres Geräts optimal auszuschöpfen.