Плати з тефлону

Що таке тефлонова PCB？

Чи знаєте ви, що «Teflon» насправді є торговим знаком політетрафторетилену (PTFE)? Під «Teflon PCB» ми маємо на увазі друковану плату, виготовлену з цього матеріалу. Такі плати мають виняткові експлуатаційні характеристики, особливо в умовах високочастотних застосувань, таких як радарні та радіочастотні системи, які висувають високі вимоги до передачі сигналів, тому вони особливо придатні для використання. Це пов’язано переважно з властивостями матеріалу PTFE: по-перше, його найважливішою особливністю є «інертність» поверхні — він не прилипає до інших предметів, хімічно стабільний і не вступає в реакцію з іншими речовинами, завдяки чому має високу стійкість до корозії; по-друге, його чудові електричні характеристики забезпечують стабільність високочастотних сигналів під час їх передачі, що й є ключовою причиною його популярності в електронному обладнанні класу high-end, такому як радари та радіочастотні пристрої, які висувають високі вимоги до якості сигналу.

Основні експлуатаційні переваги тefлонових друкованих плат

1. Стабільна робота в екстремальних умовах

• Виняткова хімічна стабільність: PTFE володіє неймовірною стійкістю до хімічних корозійних речовин. Його структурна та функціональна цілісність може зберігатися навіть при контакті з різноманітними агресивними речовинами, такими як кислоти, луги, промислові розчинники, олії та мастила. Якщо ваше обладнання має працювати в "високоризиковому" середовищі, наприклад, на хімічному заводі чи в лабораторії, правильно буде обрати саме це рішення, і не потрібно турбуватися про те, що матеріал зазнає корозії.
  
• Виняткова стійкість до високих і низьких температур: друковані плати з PTFE добре себе показали в дуже широкому температурному діапазоні. На відміну від звичайних матеріалів, які стають крихкими і тріскаються при екстремально низьких температурах, PTFE може зберігати 5% пластичності навіть у наднизьких температурах -196°C (близько температури рідкого азоту); високі температури можуть досягати 315°C, що дозволяє використовувати його в промислових печах та обладнанні для високотемпературних реакцій.
  
• Надзвичайно сильна стійкість до погодних умов: не боїться вітру, сонця, високої вологості та високого вмісту солі (наприклад, обладнання для морського узбережжя). Навіть якщо використовувати десять чи вісім років, його характеристики майже не погіршуються.
  

2. «Кращий учень» у передачі високочастотних сигналів

Для електронних пристроїв «якість» і «швидкість» передачі сигналів є критичними, і плата Teflon PCB є високоякісною з цих двох аспектів:

• Низька діелектрична проникність (приблизно 2,0): простими словами, діелектрична проникність схожа на «опір» передачі сигналу. Чим нижче це значення, тим швидше сигнал. Діелектрична проникність звичайних матеріалів FR-4 більше 4,2, тоді як у матеріалу Teflon 2,0 є дуже низькою серед високочастотних матеріалів, що особливо підходить для сценаріїв, які вимагають високошвидкісних сигналів.
  
• Ультранизькі діелектричні втрати: Діелектричні втрати можна розуміти як «енергію, втрачену сигналом під час передачі». Чим нижче це значення, тим менше згасання сигналу. Діелектричні втрати тефлону майже непомітні, тому радари, базові станції 5G та інше обладнання використовують його, і сигнал може бути сильним і стабільним без «втрати пакетів».
  
• Повна ізоляція: Має високу напругу пробою та великий об'ємний опір. Навіть у високовольтному середовищі не буде витоків або короткого замикання, і це дуже безпечно.
  

3. Переваги в деталях

• Властивості неприлипання: Поверхневий натяг дуже малий, бруд і жирні плями важко прилипають, дуже зручно чистити, а вартість обслуговування низька.
  
• Вологостійкість: Вбиральність води екстремально низька, навіть у вологому середовищі (наприклад, сезон дощів на півдні, підземне обладнання), продуктивність не буде впливати волога, і стабільність гарантована.

Чому виготовлення плат із тефлоном таке «вимогливе»?

Незважаючи на чудові властивості матеріалу PTFE, перетворення його на надійну друковану плату вимагає спеціалізованого виробничого процесу, який значно відрізняється від процесу, використовуваного для стандартних ламінатів FR4:

1. Обробка поверхні:

Підкладка із тефлону є особливо м'якою, а її поверхня гладенькою та інертною, що не сприяє прилипанню мідного шару. Якщо використовувати для очищення поверхні щітку, як для звичайних друкованих плат, легко залишити подряпини. Натомість необхідно застосовувати спеціалізовані процеси обробки поверхні, такі як еткування натрієм-нафталіном або активація поверхні плазмою, щоб активувати поверхню та створити міцні хімічні зв’язки для подальшого металізування.

2. Свердління:

Звичайні свердла схильні до витягування матеріалу та утворення заусенців під час свердління тефлону. Тому ми змушені використовувати нові свердла з високою здатністю до різання і свердлити повільно. Крім того, для підвищення здатності до свердління та стабільності розмірів ламінату в матеріал часто додають керамічні наповнювачі.

3. Гальванічне нанесення міді:

Матеріал чистий тефлон має відносно високий коефіцієнт теплового розширення у напрямку товщини (вісь Z), і він схильний до «розтягування та стиснення» під час зміни температури. Тому стінки отворів мають бути покриті шаром міді з високою міцністю на розрив, ніби додавши шар «арматури» до стінок отворів, інакше контактна площадка може відірватися, а отвір легко потріскатися.

4. Обробка захисного лаку:

Після травлення обробку захисним лаком необхідно провести протягом 12 годин — це пов'язано з тим, що поверхня тефлону швидко окислюється, якщо тривалий час перебуває на відкритому повітрі. Перед обробкою матеріал необхідно добре висушити, щоб видалити вологу, інакше шар захисного лаку може збухти, що порушить подальше використання.

5. Зберігання та ламінування:

• Під час зберігання матеріал необхідно тримати в умовах кімнатної температури, уникаючи прямих сонячних променів, інакше поверхня легко окислюється або забруднюється;
  
• Під час ламінування чисту основу з тефлону не потрібно заздалегідь окиснювати, її можна безпосередньо пресувати з мідною фольгою під високим тиском; однак, якщо це композитний матеріал із тефлону та FR-4, його необхідно спочатку окиснити, інакше шари можуть легко розшаруватися.

Обравши друковану плату з тефлону, ви отримаєте такі переваги:

1. Передача сигналу без перешкод: низька діелектрична проникність + низькі втрати, високочастотні сигнали передаються швидко та стабільно, особливо підходить для радарів, радіочастотних систем та іншого сигналочутливого обладнання;

2. Висока стійкість до екстремальних умов навколишнього середовища: від екстремального холоду до високих температур, від хімічної корозії до вологості, витримує всілякі екстремальні умови, що зменшує потребу у частому обслуговуванні;

3. Тривалість служби значно перевищує звичайні друковані плати: висока стійкість до погодних умов, матеріал не схильний до старіння, одноразові витрати можуть замінити кілька звичайних плат на роки, що з часом є більш економічним варіантом.

ПЛ з тефлоном також має наступні недоліки:

1. Складно обробляти, потрібне спеціальне обладнання та досвід, тому вартість вища, ніж у звичайних друкованих плат FR-4;

2. Під час проектування необхідно враховувати коефіцієнт теплового розширення, інакше можуть виникнути проблеми, такі як тріщини у отворах;
Вимоги до виробничого процесу виробників високі, і не кожен виробник може якісно виконати цю роботу.

Чому варто обрати LHD для виготовлення ПЛ з тефлоном?

Ми займаємося виготовленням друкованих плат понад 20 років і маємо сотні реалізованих проектів саме з тефлоновими ПЛ. Незалежно від того, йдеться про створення дослідних зразків чи серійне виробництво, ми гарно впораємося з цим:

1. Суворий контроль якості: Від оцінки технологічності (DFM) на етапі проектування до електричного тестування (E-test), автоматичного оптичного контролю (AOI), рентгенівського контролю BGA під час виробництва — кожен крок є обов’язковим для забезпечення нульового браку у відвантажуваних платах;
2. Відсутність мінімального замовлення: Навіть якщо вам потрібно лише кілька зразків для тестування, ми приймемо таке замовлення та надамо безкоштовну котирування;
3. Повна кваліфікація: Маємо сертифікацію ISO9001 системи управління якістю та UL-сертифікацію безпеки — гарантія на всіх етапах від матеріалів до виробництва.

Якщо ваш пристрій потребує високочастотної стабільної та стійкої до екстремальних умов друкованої плати, чому б не обговорити ваші потреби — ми можемо порекомендувати найбільш відповідне рішення Teflon PCB залежно від вашого конкретного сценарію, щоб допомогти вам максимально підвищити продуктивність вашого обладнання.