Lựa chọn vật liệu trong gia công PCBA

Xử lý PCBA (Hội đồng mạch in) là mắt xích quan trọng trong ngành sản xuất điện tử. Việc lựa chọn vật liệu là rất quan trọng trong quá trình xử lý PCBA. Nó không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm mà còn liên quan trực tiếp đến chi phí sản xuất và yêu cầu bảo vệ môi trường. Bài viết này sẽ khám phá chi tiết chiến lược lựa chọn vật liệu và những cân nhắc chính trong xử lý PCBA.

1. Vật liệu nền

1.1 Chất liệu FR4

FR4 là vật liệu nền PCB được sử dụng phổ biến nhất, là hỗn hợp của sợi thủy tinh và nhựa epoxy, có đặc tính cách nhiệt, độ bền cơ học và khả năng chịu nhiệt tốt. Nó phù hợp với hầu hết các sản phẩm điện tử, đặc biệt là điện tử tiêu dùng.

1.2 Vật liệu tần số cao

Đối với các bảng mạch tần số cao, chẳng hạn như tần số vô tuyến (RF) và thiết bị liên lạc vi sóng, cần có vật liệu tần số cao có hằng số điện môi thấp và hệ số tổn thất thấp. Các vật liệu tần số cao phổ biến bao gồm PTFE (polytetrafluoroethylene) và chất nền gốm, có thể đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu và hiệu suất truyền tải.

1.3 Chất nền kim loại

Chất nền kim loại thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử công suất cao đòi hỏi hiệu suất tản nhiệt tốt, chẳng hạn như đèn LED và mô-đun nguồn. Chất nền nhôm và chất nền đồng là vật liệu nền kim loại phổ biến. Chúng có tính dẫn nhiệt tuyệt vời, có thể giảm nhiệt độ hoạt động của các bộ phận một cách hiệu quả và cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm.

2. Vật liệu dẫn điện

2.1 Lá đồng

Lá đồng là vật liệu dẫn điện chính trên bo mạch PCB, có độ dẫn điện và độ dẻo tốt. Theo độ dày, lá đồng được chia thành lá đồng dày tiêu chuẩn và lá đồng siêu mỏng. Lá đồng dày thích hợp cho các mạch có dòng điện cao, trong khi lá đồng siêu mỏng được sử dụng cho các mạch có mật độ cao.

2.2 Mạ kim loại

Để cải thiện hiệu suất hàn và khả năng chống oxy hóa, lá đồng trên bo mạch PCB thường cần được xử lý bề mặt. Các phương pháp xử lý bề mặt phổ biến bao gồm mạ vàng, mạ bạc và mạ thiếc. Lớp mạ vàng có khả năng dẫn điện và chống ăn mòn tuyệt vời, phù hợp với các bảng mạch hiệu suất cao; lớp mạ thiếc thường được sử dụng trong các sản phẩm điện tử tiêu dùng nói chung.

3. Vật liệu cách điện

3.1 Chuẩn bị trước

Prereg là vật liệu cách điện quan trọng để chế tạo bo mạch PCB nhiều lớp. Nó là hỗn hợp của vải sợi thủy tinh và nhựa. Nó được xử lý bằng cách nung nóng trong quá trình cán để tạo thành một lớp cách điện rắn. Các loại prereg khác nhau có hằng số điện môi và khả năng chịu nhiệt khác nhau, và vật liệu thích hợp có thể được lựa chọn theo ứng dụng cụ thể.

3.2 Chất liệu nhựa

Trong một số ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như bảng mạch linh hoạt và bảng mạch cứng-linh hoạt, vật liệu nhựa đặc biệt được sử dụng làm lớp cách điện. Những vật liệu này bao gồm polyimide (PI), polyetylen terephthalate (PET), v.v., có tính linh hoạt và chịu nhiệt tốt, phù hợp với các thiết bị điện tử cần uốn cong, gấp lại.

4. Vật liệu hàn

4.1 Chất hàn không chì

Với việc thực hiện nghiêm ngặt các quy định về môi trường, chất hàn thiếc chì truyền thống dần được thay thế bằng chất hàn không chì. Chất hàn không chì là hợp kim thiếc-bạc-đồng (SAC) thường được sử dụng, có hiệu suất hàn tốt và đặc tính bảo vệ môi trường. Việc lựa chọn chất hàn không chì phù hợp có thể đảm bảo chất lượng hàn và yêu cầu bảo vệ môi trường.

4.2 Kem hàn và que hàn

Kem hàn và que hàn là những vật liệu chính được sử dụng trong quá trình hàn các miếng vá SMT và plug-in THT. Kem hàn bao gồm bột thiếc và chất trợ dung, được in trên tấm PCB; que hàn được sử dụng để hàn sóng và hàn thủ công. Việc lựa chọn que hàn và que hàn thích hợp có thể cải thiện hiệu quả hàn và chất lượng mối hàn.

5. Vật liệu thân thiện với môi trường

5.1 Vật liệu VOC thấp

Trong quá trình xử lý PCBA, việc lựa chọn vật liệu có hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) thấp có thể giảm thiểu tác hại đối với môi trường và cơ thể con người. Vật liệu có hàm lượng VOC thấp bao gồm chất nền không chứa halogen, chất hàn không chì và chất trợ dung thân thiện với môi trường, đáp ứng các yêu cầu về quy định môi trường.

5.2 Vật liệu có thể phân hủy

Để đáp ứng những thách thức của việc xử lý chất thải điện tử, ngày càng nhiều công ty xử lý PCBA bắt đầu áp dụng các vật liệu có thể phân hủy. Những vật liệu này có thể bị phân hủy một cách tự nhiên sau khi hết thời gian sử dụng, làm giảm ô nhiễm môi trường. Lựa chọn vật liệu có khả năng phân hủy không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao hình ảnh trách nhiệm xã hội của công ty.

Phần kết luận

Trong xử lý PCBA, lựa chọn vật liệu là một mắt xích quan trọng để đảm bảo các yêu cầu về hiệu suất, độ tin cậy và bảo vệ môi trường của sản phẩm. Bằng cách lựa chọn hợp lý vật liệu nền, vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện và vật liệu hàn, hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm có thể được cải thiện, đồng thời giảm chi phí sản xuất và tác động đến môi trường. Trong tương lai, với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ và nâng cao nhận thức về môi trường, việc lựa chọn nguyên liệu trong gia công PCBA sẽ đa dạng hơn và thân thiện với môi trường, mang lại nhiều đổi mới và cơ hội hơn cho ngành sản xuất điện tử.