Selezione dei materiali nella lavorazione PCBA

Elaborazione PCBA (Assemblaggio del circuito stampato) è un anello importante nell'industria manifatturiera dell'elettronica. La selezione dei materiali è cruciale nella lavorazione PCBA. Non influisce solo sulle prestazioni e sull'affidabilità del prodotto, ma è anche direttamente correlato ai costi di produzione e ai requisiti di protezione ambientale. Questo articolo esplorerà in dettaglio la strategia di selezione dei materiali e le considerazioni chiave nella lavorazione dei PCBA.

1. Materiali del substrato

1.1 Materiale FR4

FR4 è il materiale di substrato per PCB più comunemente utilizzato, è un composito di fibra di vetro e resina epossidica e ha buone proprietà di isolamento, resistenza meccanica e resistenza al calore. È adatto per la maggior parte dei prodotti elettronici, in particolare per l'elettronica di consumo.

1.2 Materiali ad alta frequenza

Per i circuiti stampati ad alta frequenza, come le apparecchiature di comunicazione a radiofrequenza (RF) e a microonde, sono necessari materiali ad alta frequenza con costante dielettrica bassa e basso fattore di perdita. I comuni materiali ad alta frequenza includono PTFE (politetrafluoroetilene) e substrati ceramici, che possono garantire l'integrità del segnale e l'efficienza della trasmissione.

1.3 Substrati metallici

I substrati metallici sono spesso utilizzati in dispositivi elettronici ad alta potenza che richiedono buone prestazioni di dissipazione del calore, come l'illuminazione a LED e i moduli di alimentazione. Il substrato in alluminio e il substrato in rame sono materiali comuni per substrati metallici. Hanno un'eccellente conduttività termica, che può ridurre efficacemente la temperatura operativa dei componenti e migliorare l'affidabilità e la durata dei prodotti.

2. Materiali conduttivi

2.1 Lamina di rame

Il foglio di rame è il principale materiale conduttivo sulle schede PCB, con buona conduttività e duttilità. A seconda dello spessore, il foglio di rame è diviso in foglio di rame spesso standard e foglio di rame ultrasottile. Il foglio di rame spesso è adatto per circuiti ad alta corrente, mentre il foglio di rame ultrasottile viene utilizzato per circuiti sottili ad alta densità.

2.2 Placcatura dei metalli

Per migliorare le prestazioni di saldatura e la resistenza all'ossidazione, il foglio di rame sulle schede PCB solitamente necessita di un trattamento superficiale. I metodi comuni di trattamento superficiale includono la placcatura in oro, l'argentatura e la stagnatura. Lo strato di placcatura in oro ha un'eccellente conduttività e resistenza alla corrosione, adatto per circuiti stampati ad alte prestazioni; lo strato di stagnatura viene spesso utilizzato nei prodotti elettronici di consumo generali.

3. Materiali isolanti

3.1 Preimpregnato

Il preimpregnato è un materiale isolante fondamentale per la realizzazione di schede PCB multistrato. È una miscela di tessuto in fibra di vetro e resina. Viene polimerizzato mediante riscaldamento durante il processo di laminazione per formare uno strato isolante solido. Diversi tipi di preimpregnati hanno costanti dielettriche e resistenza al calore diverse e il materiale appropriato può essere selezionato in base all'applicazione specifica.

3.2 Materiali in resina

In alcune applicazioni speciali, come i circuiti stampati flessibili e i pannelli rigido-flessibili, vengono utilizzati speciali materiali in resina come strati isolanti. Questi materiali includono poliimmide (PI), polietilene tereftalato (PET), ecc., che hanno una buona flessibilità e resistenza al calore e sono adatti per dispositivi elettronici che devono essere piegati e piegati.

4. Materiali di saldatura

4.1 Saldatura senza piombo

Con la rigorosa attuazione delle normative ambientali, le tradizionali saldature piombo-stagno vengono gradualmente sostituite da saldature senza piombo. Le saldature senza piombo sono leghe di stagno-argento-rame (SAC) comunemente utilizzate, che hanno buone prestazioni di saldatura e caratteristiche di protezione ambientale. La scelta della giusta lega per saldatura senza piombo può garantire la qualità della saldatura e i requisiti di protezione ambientale.

4.2 Pasta saldante e bacchetta saldante

La pasta saldante e l'asta saldante sono materiali chiave utilizzati nel processo di saldatura delle patch SMT e dei plug-in THT. La pasta saldante è costituita da polvere di stagno e flusso, che viene serigrafato sui cuscinetti PCB; le bacchette saldanti vengono utilizzate per la saldatura ad onda e la saldatura manuale. La scelta della pasta saldante e della bacchetta saldante appropriate può migliorare l'efficienza della saldatura e la qualità del giunto di saldatura.

5. Materiali rispettosi dell'ambiente

5.1 Materiali a basso contenuto di COV

Durante il processo di lavorazione del PCBA, la scelta di materiali a basso contenuto di composti organici volatili (COV) può ridurre i danni all'ambiente e al corpo umano. I materiali a basso contenuto di COV includono substrati privi di alogeni, saldature senza piombo e flussi rispettosi dell'ambiente, che soddisfano i requisiti delle normative ambientali.

5.2 Materiali degradabili

Per affrontare le sfide dello smaltimento dei rifiuti elettronici, sempre più aziende di trattamento PCBA hanno iniziato ad adottare materiali degradabili. Questi materiali possono degradarsi naturalmente al termine della loro vita utile, riducendo l'inquinamento ambientale. La scelta di materiali degradabili non solo aiuta la tutela dell'ambiente, ma migliora anche l'immagine di responsabilità sociale dell'azienda.

Conclusione

Nella lavorazione PCBA, la selezione dei materiali è un anello importante per garantire le prestazioni del prodotto, l'affidabilità e i requisiti di protezione ambientale. Selezionando ragionevolmente i materiali del substrato, i materiali conduttivi, i materiali isolanti e i materiali di saldatura, è possibile migliorare l’efficienza produttiva e la qualità del prodotto e ridurre i costi di produzione e l’impatto ambientale. In futuro, con il continuo progresso della scienza e della tecnologia e il miglioramento della consapevolezza ambientale, la selezione dei materiali nella lavorazione PCBA sarà più diversificata e rispettosa dell'ambiente, apportando più innovazioni e opportunità all'industria manifatturiera dell'elettronica.