Teflónový plošný spoj

Čo je Teflonová doska PCB？

Poznáte „Teflon“? Je to vlastne obchodné meno polytetrafluóretylénu (PTFE). Doska plošných spojov typu Teflon, o ktorej hovoríme, je doska vyrobená z tohto materiálu. Tento typ dosky má vynikajúce vlastnosti, najmä v oblasti vysokých frekvencií, ako napríklad v radaroch a radiofrekvenčných systémoch, ktoré kladú vysoké nároky na prenos signálov, a je preto na tieto účely veľmi vhodná. Toto vyplýva hlavne z vlastností materiálu PTFE: za prvú najdôležitejšiu vlastnosť možno považovať „inertnosť“ povrchu – nič sa naňj nelepí, má mimoriadne stabilné chemické vlastnosti a nereaguje s inými látkami, čo mu dáva vysokú odolnosť proti korózii; za druhú, jeho vynikajúce elektrické vlastnosti umožňujú udržať stabilitu vysokofrekvenčných signálov počas prenosu, čo je tiež kľúčový dôvod, prečo sa tento materiál uplatňuje v elektronických zariadeniach vrátane radarov a rádiových zariadení, ktoré majú vysoké nároky na kvalitu signálu.

Kľúčové výkonné výhody Teflon PCB

1. Stabilný výkon v extrémnych prostrediach

• Vynikajúca chemická stabilita: PTFE vykazuje mimoriadnu odolnosť voči chemickému koróznemu pôsobeniu. Jej štruktúrna a funkčná integrita môže byť stále zachovaná aj pri vystavení rôznym koróznym látkam, ako sú kyseliny, zásady, priemyselné rozpúšťadlá, oleje a mazadlá. Ak má byť vaše zariadenie používané v „vysokorizikovom“ prostredí, ako je chemická továreň alebo laboratórium, je správne zvoliť práve túto látku, nie je potrebné obávať sa korózie materiálu.
  
• Vynikajúca odolnosť voči vysokým a nízkym teplotám: Plošné spoje z PTFE vykazujú dobrý výkon v veľmi širokom teplotnom rozsahu. Na rozdiel od bežných materiálov, ktoré pri extrémne nízkych teplotách odtuhujú a praskajú, PTFE môže stále udržať 5 % húževnatosti aj za hlbokého mrazu -196 °C (blízko teploty kvapalného dusíka); vysoké teploty môžu dosiahnuť 315 °C, čo umožňuje využitie v priemyselných peciach a vysokoteplotných reakčných zariadeniach.
  
• Veľmi silná odolnosť proti počasiu: Nie je strach z vetra, slnka, vysokého počtu vlhkosti a soli (napr. vybavenie pri mori). Aj keď sa používa desať alebo osem rokov, jeho výkon sa takmer nezhoršuje.
  

2. „Top študent“ pri prenose vysokofrekvenčných signálov

Pre elektronické zariadenia sú „kvalita“ a „rýchlosť“ prenosu signálov životne dôležité a Teflonové DPS sú v týchto dvoch oblastiach najvyššej triedy:

• Nízka dielektrická konštanta (približne 2,0): Jednoducho povedané, dielektrická konštanta je ako „odpor“ pri prenose signálu. Čím nižšia je táto hodnota, tým rýchlejší je signál. Dielektrická konštanta bežných materiálov FR-4 je vyššia ako 4,2, zatiaľ čo Teflonova hodnota 2,0 je medzi vysokofrekvenčnými materiálmi veľmi nízka, čo je obzvlášť vhodné pre scenáre vyžadujúce vysokú rýchlosť signálu.
  
• Ultra-nízke dielektrické straty: Dielektrické straty možno chápať ako „energiu stratenú signálom počas prenosu“. Čím nižšia je táto hodnota, tým sú straty signálu menšie. Dielektrické straty teflónu sú takmer zanedbateľné, preto sa používa v radaroch, základňových stanicách 5G a inom zariadení, pričom signál môže byť silný a stabilný bez „strát paketov“.
  
• Plná izolácia: Má vysoké prebojové napätie a veľký objemový odpor. Aj v prostredí s vysokým napätím nedochádza k úniku alebo skrate, čo je veľmi bezpečné.
  

3. Výhody v detailoch

• Nepriľnavé vlastnosti: Povrchové napätie je veľmi nízke, prach a olejové škvrny sa naň ťažko priľnú, čo umožňuje veľmi pohodlné čistenie a nízke náklady na údržbu.
  
• Odolnosť proti vlhkosti: Miera pohlcovania vody je extrémne nízka, aj v mokrom prostredí (napríklad v dažďových sezónach na juhu, v podzemných zariadeniach) výkon nie je ovplyvnený vlhkosťou a zaručuje sa stabilita.

Prečo je výroba dosiek plošných spojov z teflónu taká „náročná“?

Napriek vynikajúcim materiálovým vlastnostiam PTFE vyžaduje jeho premena na spoľahlivú plošnú súčiarku špeciálny výrobný proces, ktorý sa výrazne líši od procesu používaného pre bežné FR4 lamináty:

1. Úprava povrchu:

Teflónový substrát je obzvlášť mäkký a jeho povrch je hladký a chemicky odolný, čo nie je vhodné na priľnutie medi. Ak by ste očistili povrch štetcom rovnako ako pri bežných plošných súčiarkach, mohli by ste ho ľahko poškodiť. Namiesto toho sú nevyhnutné špeciálne procesy úpravy povrchu, ako napríklad chemické leptanie náplňou na báze sodíka alebo plazmová aktivácia povrchu, aby sa povrch aktivoval a vytvorili sa silné chemické väzby pre následnú metalizáciu.

2. Vŕtanie:

Pri vŕtaní teflónu sú bežné vrtáky náchylné na vytahovanie materiálu a tvorbu hrotov. Musíme použiť nové vrtáky s vysokou reznou silou a pomaly vŕtať. Ako zlepšenie vŕtateľnosti a rozmerného upevnenia laminátu sa do materiálu často pridávajú keramické plniče.

3. Galvanicky vylúhovaná meď:

Čistý Teflónový materiál má relatívne vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti v smere hrúbky (Z os), a preto sa pri zmene teploty ľahko "pomaly natiahne alebo skrčí". Preto musí byť stena otvoru prechodného kontaktu pokovovaná vrstvou medi s vysokou pevnosťou v ťahu, čo pripomína pridanie vrstvy "výstuže" na stenu otvoru. V opačnom prípade môže dôjsť k odpadnutiu kontaktnej plošky alebo ľahkému prasknutiu prechodného kontaktu.

4. Úprava lútovacej masky:

Po leptaní musí byť úprava lútovacej masky vykonaná do 12 hodín – to je spôsobené tým, že povrch Teflónu sa pri príliš dlhom vystavení vzduchu ľahko oxiduje. Pred úpravou musí byť materiál dôkladne vysušený na odstránenie vlhkosti, inak môže dôjsť k vytváraniu bubliniek v lútovacej maske, čo ovplyvní ďalšie použitie.

5. Skladovanie a laminácia:

• Pri skladovaní musí byť materiál uložený v prostredí s izbovou teplotou a chránený pred priamym slnečným žiarením, inak sa povrch môže ľahko oxidovať alebo kontaminovať;
  
• Pri laminovaní čistý substrát z teflónu nepotrebuje predbežné oxidačné spracovanie a môže byť priamo lisovaný s medenou fóliou za vysokého tlaku; ak však ide o kompozitný materiál z teflónu a FR-4, musí byť najskôr oxidovaný, inak môže dôjsť k ľahkému oddeľovaniu vrstiev.

Ak si vyberiete Teflónovú dosku plošných spojov, môžete získať tieto výhody:

1. "Bez rušenia" prenos signálu: nízka dielektrická konštanta + nízke straty, vysokofrekvenčné signály sa šíria rýchlo a stabilne, čo je obzvlášť vhodné pre radar, RF systémy a iné zariadenia citlivé na signál;

2. "Bez skratov" prispôsobenie sa prostrediu: od extrémneho mrazu po vysokú teplotu, od chemického pôsobenia po vlhkosť, odoláva všetkým druhom extrémnych podmienok, čo šetrí potrebu častých údržieb;

3. Životnosť výrazne presahujúca bežné dosky plošných spojov: silná odolnosť proti poveternostným vplyvom, materiál sa nerozpadáva, jednorazová investícia môže nahradiť bežné dosky plošných spojov na niekoľko rokov, čo je dlhodobo nákladovo efektívnejšie.

Teflonová doska PCB má aj nasledujúce nevýhody:

1. Je ťažké spracovávať ju a vyžaduje si špeciálne zariadenie a skúsenosti, preto sú náklady vyššie ako pri bežných doskách PCB typu FR-4;

2. Počas návrhu je potrebné zohľadniť koeficient tepelnej rozťažnosti, inak môže dôjsť k problémom ako prasknutie vývody;
Požiadavky na výrobný proces sú pre výrobcov vysoké a ne každý výrobca to zvládne dobre.

Prečo si vybrať spoločnosť LHD pre Teflonové dosky PCB?

Zaoberáme sa výrobou dosiek PCB už viac ako 20 rokov a v samotnej oblasti Teflonových dosiek PCB sme nazbierali stovky projektových skúseností. Či už ide o výrobu prototypov alebo sériovú výrobu, všetko zvládame veľmi dobre:

1. Prísná kontrola kvality: Od hodnotenia výrobných možností (DFM) počas návrhu, cez elektrické testovanie (E-test), automatickú optickú kontrolu (AOI), až po röntgenové preskúmanie BGA pomocou RTG – každý krok je nevyhnutný, aby sme zabezpečili, že všetky dosky opúšťajúce továreň sú bez chýb;
2. Žiadne minimálne množstvo objednávky: Ak potrebujete len niekoľko vzoriek na testovanie, prijmeme to a poskytneme vám bezplatnú cenovú ponuku;
3. Kompletné kvalifikácie: Certifikácia systému riadenia kvality ISO9001 a certifikácia bezpečnosti UL, celý proces od materiálov po výrobu je zaručený.

Ak váš zariadenie potrebuje dosku plošných spojov stabilnú pri vysokých frekvenciách a odolnú voči extrémnym podmienkam, prečo si neporozprávať o vašich potrebách – podľa vašej konkrétnej situácie vám môžeme odporučiť najvhodnejšie riešenie PCB z teflónu, ktoré vám pomôže maximalizovať výkon vášho zariadenia.