W złożonej architekturze urządzeń elektronicznych płytki drukowane można uznać za główny koncentrator, odpowiedzialny za łączenie i sterowanie różnymi komponentami elektronicznymi. Jednakże, podobnie jak wiele produktów przemysłowych, płytki drukowane nie nadają się do trwałego użytku, a na ich trwałość wpływają różne czynniki, które wpływają na wydajność, niezawodność, a nawet żywotność urządzeń elektronicznych. Zdobycie-dogłębnej wiedzy na temat okresu trwałości płytek drukowanych ma ogromne znaczenie dla producentów urządzeń elektronicznych, personelu zajmującego się konserwacją i entuzjastów elektroniki.
Analiza czynników wpływających na trwałość
Charakterystyka materiału i proces produkcyjny
Płytki drukowane są zwykle wykonane z włókna szklanego, żywicy i innych podłoży, pokrytych materiałami przewodzącymi, takimi jak folia miedziana. Odporność na warunki atmosferyczne, odporność na ciepło i stabilność chemiczna tych podstawowych materiałów stanowią podstawę ich trwałości. Materiały wysokiej jakości mogą lepiej zachować stabilne właściwości fizyczne i chemiczne w obliczu zmian środowiskowych, takich jak temperatura, wilgotność i kwasowość. Na przykład użycie-folii miedzianej o wysokiej czystości i stabilnej żywicy może zmniejszyć szybkość utleniania folii miedzianej, zminimalizować rozszerzanie się i deformację podłoża w wilgotnym i gorącym środowisku, a tym samym wydłużyć żywotność płytki drukowanej. Proces produkcyjny jest również niezwykle istotny, od laminowania, trawienia po obróbkę powierzchni płytki drukowanej. Precyzja i kontrola jakości na każdym etapie procesu będą miały wpływ na jej początkową wydajność i późniejszą szybkość starzenia. Niewłaściwa kontrola ciśnienia i temperatury podczas procesu laminowania płyt wielowarstwowych-może prowadzić do niewystarczającego łączenia międzywarstwowego, co z czasem skutkuje rozwarstwieniem i znacznym skróceniem okresu trwałości.
Różnice w procesach obróbki powierzchni
Proces obróbki powierzchni płytek drukowanych ma znaczący wpływ na ich trwałość. Różne metody obróbki powierzchni wykazują różną wydajność pod względem odporności na utlenianie, odporności na korozję i spawalności. Proces zanurzania złota, dzięki doskonałej stabilności chemicznej i dużej odporności warstwy złota na utlenianie, może skutecznie zapobiegać utlenianiu podkładki, co skutkuje stosunkowo długim okresem trwałości płytek drukowanych, zwykle do 12 miesięcy lub nawet dłużej. Natomiast proces organicznego, spawalnego środka konserwującego, choć tańszy, charakteryzuje się stosunkowo cienką warstwą, która łatwo utlenia się na powietrzu, a jego okres przydatności do spożycia wynosi zwykle tylko 3-6 miesięcy. Płytka drukowana posrebrzana jest podatna na reakcję siarkowania warstwy srebra w określonych środowiskach, w wyniku czego powstaje czarny siarczek srebra, który wpływa na lutowność i parametry elektryczne. Należy również dokładnie kontrolować jego trwałość, zwykle około 6-9 miesięcy.
Czynniki środowiska przechowywania
Środowisko przechowywania można nazwać „niewidzialnym zabójcą” lub „obrońcą” okresu trwałości płytek drukowanych. Jeśli chodzi o temperaturę, idealna temperatura przechowywania mieści się w przedziale 15-30 stopni C. Nadmierna temperatura może przyspieszyć starzenie się materiału, powodując rozszerzanie się folii miedzianej i zmiękczenie podłoża, co prowadzi do zwiększonego ryzyka zwarć między obwodami; Gdy temperatura jest zbyt niska, płyta staje się krucha, a podczas transportu i montażu może dojść do pęknięć. Wilgotność jest również kluczowym czynnikiem, a wilgotność względną należy kontrolować w zakresie od 30% do 70%. W środowiskach o wysokiej wilgotności płytki drukowane są podatne na wchłanianie wilgoci, powodując korozję folii miedzianej, rdzę na złączach lutowniczych i uszkodzenia połączeń elektrycznych; Niska wilgotność może łatwo wygenerować elektryczność statyczną i uszkodzić elementy elektroniczne na płytce drukowanej, które są wrażliwe na elektryczność statyczną. Ponadto, jeśli w przestrzeni magazynowej znajdują się gazy korozyjne, takie jak dwutlenek siarki, siarkowodór itp., wchodzą one w reakcję chemiczną z metalem na powierzchni płytki drukowanej, przyspieszając proces utleniania i korozji oraz poważnie skracając okres przydatności do spożycia.
Różnice w trwałości różnych typów płytek drukowanych
Różnica między gołą deską a zmontowaną deską
Okres trwałości gołych płytek drukowanych (bez zainstalowanych elementów elektronicznych) zależy głównie od ich własnych materiałów, procesów produkcyjnych i warunków przechowywania. W dobrych warunkach przechowywania gołe płyty poddane konwencjonalnym procesom obróbki powierzchni, takim jak natryskiwanie cyny i złocenie, mają zazwyczaj okres przydatności do spożycia wynoszący 6–12 miesięcy. Jeśli jednak gołe deski zostaną pokryte łatwo utleniającymi się powierzchniami, takimi jak OSP, okres przydatności do spożycia może wynosić tylko 3-6 miesięcy. Zmontowana płytka drukowana, z przylutowanymi do niej różnymi elementami elektronicznymi, przedstawia bardziej złożoną sytuację. Komponenty elektroniczne również mają swoje własne ograniczenia dotyczące żywotności, takie jak kondensatory elektrolityczne. Po dłuższym przechowywaniu lub użytkowaniu elektrolit może wyschnąć, a wartość pojemności może zmieniać się, co ma wpływ na ogólną wydajność płytki drukowanej. Ogólnie rzecz biorąc, trwałość płytek montażowych waha się od 2 do 10 lat, w zależności od jakości i rodzaju wybranych elementów elektronicznych, a także częstotliwości i warunków pracy płytki drukowanej.
Charakterystyka płytek drukowanych w różnych obszarach zastosowań
W dziedzinie elektroniki użytkowej płytki drukowane są często wykonane ze zwykłych materiałów i procesów obróbki powierzchniowej ze względu na dążenie do lekkości i niskich kosztów. Co więcej, produkty są szybko aktualizowane, a ich okres przydatności do spożycia jest zwykle ustalany na 2-5 lat, aby spełnić wymagania niezawodności produktu podczas jego normalnego cyklu użytkowania. Płytki drukowane w sterowaniu przemysłowym wymagają wysokiej niezawodności ze względu na ich-długoterminową stabilną pracę w złożonych i trudnych warunkach. Często są wykonane z materiałów-wysokiej jakości i poddawane rygorystycznej, potrójnej obróbce (wodoodporne, pyłoszczelne i antykorozyjne), a ich okres przydatności wynosi do 5–10 lat lub nawet dłużej. W dziedzinie elektroniki samochodowej płytki drukowane są projektowane i produkowane według rygorystycznych norm bezpieczeństwa i trwałości, z uwzględnieniem wyjątkowego charakteru środowiska motoryzacyjnego (wibracje, wysokie i niskie temperatury, zakłócenia elektromagnetyczne itp.). Ich trwałość wynosi zwykle 5-8 lat, a przez cały cykl życia pojazdu działanie płytki drukowanej musi być stabilne, aby zapewnić bezpieczeństwo jazdy i normalną pracę pojazdu.