Elektroniikkalaitteiden monimutkaisessa arkkitehtuurissa piirilevyjä voidaan pitää ydinkeskittimenä, joka vastaa erilaisten elektronisten komponenttien kytkemisestä ja ohjaamisesta. Kuten monet teollisuustuotteet, piirilevyt eivät kuitenkaan ole pysyvästi käyttökelpoisia, ja niiden säilyvyyteen vaikuttavat useat elektroniikkalaitteiden suorituskykyyn, luotettavuuteen ja jopa käyttöikään vaikuttavat tekijät. Piirilevyjen säilyvyyttä koskevien perusteellisten tietojen tutkiminen- on erittäin tärkeää elektroniikkalaitteiden valmistajille, huoltohenkilöstölle ja elektroniikkaharrastajille.
Säilyvyysaikaan vaikuttavien tekijöiden analyysi
Materiaalin ominaisuudet ja valmistusprosessi
Piirilevyt on yleensä valmistettu lasikuidusta, hartsista ja muista substraateista, ja ne on peitetty johtavilla materiaaleilla, kuten kuparifoliolla. Näiden perusmateriaalien säänkestävyys, lämmönkestävyys ja kemiallinen stabiilisuus luovat perustan niiden säilyvuudelle. Laadukkaat materiaalit voivat paremmin säilyttää vakaat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, kun kohdataan ympäristön muutokset, kuten lämpötila, kosteus ja happamuus. Esimerkiksi erittäin puhtaan -kuparikalvon ja vakaan hartsin käyttö voi vähentää kuparikalvon hapettumisnopeutta, minimoida substraatin laajenemisen ja muodonmuutoksen kosteissa ja kuumissa ympäristöissä ja pidentää siten piirilevyn käyttöikää. Valmistusprosessi on myös erittäin kriittinen, laminoinnista, syövytyksestä piirilevyn pintakäsittelyyn, prosessin jokaisen vaiheen tarkkuus ja laadunvalvonta vaikuttavat sen alkuperäiseen suorituskykyyn ja myöhempään ikääntymisnopeuteen. Väärä paineen ja lämpötilan hallinta monikerroksisten levyjen laminointiprosessin aikana voi johtaa riittämättömään kerrosten väliseen liimaukseen, mikä johtaa ajan mittaan irtoamiseen ja lyhentää merkittävästi säilyvyyttä.
Pintakäsittelyprosessien erot
Piirilevyjen pintakäsittelyprosessilla on merkittävä vaikutus niiden säilyvyyteen. Eri pintakäsittelyillä on erilainen suorituskyky hapettumisenkestävyyden, korroosionkestävyyden ja hitsattavuuden suhteen. Upotuskultaprosessi sen erinomaisen kemiallisen stabiiliuden ja kultakerroksen vahvan hapettumisenkestävyyden ansiosta voi tehokkaasti estää tyynyn hapettumisen, mikä johtaa piirilevyjen suhteellisen pitkän säilyvyyden saavuttamiseen, yleensä jopa 12 kuukauteen tai jopa pidempään. Sitä vastoin orgaanisella hitsattavalla säilöntäaineprosessilla, vaikkakin halvemmalla, on suhteellisen ohut kalvokerros, joka hapettuu helposti ilmassa, ja sen säilyvyys on yleensä vain 3-6 kuukautta. Hopeapinnoitettu piirilevy on altis hopeakerroksen rikkimuodostumisreaktiolle tietyissä ympäristöissä, jolloin syntyy mustaa hopeasulfidia, joka vaikuttaa juotettavuuteen ja sähköiseen suorituskykyyn. Sen säilyvyysaikaa on myös valvottava huolellisesti, yleensä noin 6-9 kuukautta.
Varastointiympäristön tekijät
Varastointiympäristöä voidaan kutsua piirilevyjen säilyvyyden "näkymättömäksi tappajaksi" tai "suojaajaksi". Lämpötilan kannalta ihanteellinen säilytyslämpötila on 15-30 astetta C. Liiallinen lämpötila voi kiihdyttää materiaalin ikääntymistä, mikä aiheuttaa kuparifolion laajenemista ja substraatin pehmenemistä, mikä lisää oikosulkujen riskiä piirien välillä; Kun lämpötila on liian alhainen, levy haurastuu ja halkeamia voi syntyä kuljetuksen ja asennuksen aikana. Kosteus on myös avaintekijä, ja suhteellinen kosteus tulisi olla 30–70 %. Korkean kosteuden ympäristöissä piirilevyt ovat alttiita kosteuden imeytymiselle, mikä aiheuttaa kuparifolion korroosiota, juotosliitoksen ruostumista ja sähköliitäntöjen vaurioitumista; Alhainen kosteus voi helposti synnyttää staattista sähköä ja vahingoittaa piirilevyn elektronisia komponentteja, jotka ovat herkkiä staattiselle sähkölle. Lisäksi jos varastotilassa on syövyttäviä kaasuja, kuten rikkidioksidia, rikkivetyä jne., ne reagoivat kemiallisesti piirilevyn pinnalla olevan metallin kanssa, mikä nopeuttaa hapettumis- ja korroosioprosessia ja lyhentää merkittävästi säilyvyyttä.
Erot erityyppisten piirilevyjen säilyvissä
Ero paljaan ja kootun levyn välillä
Paljaiden piirilevyjen (ilman elektronisia komponentteja asennettuna) säilyvyys riippuu pääasiassa niiden omista materiaaleista, valmistusprosesseista ja varastointiolosuhteista. Hyvissä säilytysolosuhteissa paljaiden levyjen, joille tehdään tavanomaisia pintakäsittelyprosesseja, kuten tinaruiskutus ja kultapinnoitus, säilyvyys on yleensä 6-12 kuukautta. Mutta jos paljaat levyt käsitellään helposti hapettuvilla pinnoilla, kuten OSP, säilyvyys voi olla vain 3-6 kuukautta. Koottu piirilevy, johon on juotettu erilaisia elektronisia komponentteja, on monimutkaisempi tilanne. Elektronisilla komponenteilla on myös omat käyttöikärajoituksensa, kuten elektrolyyttikondensaattoreilla. Pitkäaikaisen varastoinnin tai käytön jälkeen elektrolyytti saattaa kuivua ja kapasitanssiarvo saattaa poiketa, mikä vaikuttaa piirilevyn yleiseen suorituskykyyn. Yleisesti ottaen kokoonpanolevyjen säilyvyys vaihtelee 2-10 vuoden välillä, riippuen valittujen elektronisten komponenttien laadusta ja tyypistä sekä piirilevyn taajuudesta ja käyttöolosuhteista.
Piirilevyjen ominaisuudet eri sovellusalueilla
Kulutuselektroniikan alalla piirilevyt valmistetaan usein tavallisista materiaaleista ja pintakäsittelyprosesseista, koska ne pyrkivät keveyteen ja edulliseen hintaan. Lisäksi tuotteet päivitetään nopeasti, ja niiden säilyvyysajaksi asetetaan yleensä 2-5 vuotta, jotta ne täyttäisivät tuotteen luotettavuusvaatimukset sen normaalin käyttöjakson aikana. Piirilevyt teollisen ohjauksen alalla vaativat suurta luotettavuutta, koska ne toimivat pitkään vakaasti monimutkaisissa ja ankarissa ympäristöissä. Ne on usein valmistettu korkealaatuisista-materiaaleista, ja ne läpikäyvät tiukat kolme käsittelyä (vedenpitävä, pölytiivis ja korroosionesto), ja niiden säilyvyys on jopa 5–10 vuotta tai jopa pidempi. Autoelektroniikan alalla piirilevyt suunnitellaan ja valmistetaan tiukkojen turvallisuus- ja kestävyysstandardien mukaisesti ottaen huomioon autoympäristön ainutlaatuinen luonne (värinä, korkeat ja alhaiset lämpötilat, sähkömagneettiset häiriöt jne.). Niiden säilyvyys on yleensä 5-8 vuotta, ja koko ajoneuvon elinkaaren ajan piirilevyn suorituskyvyn on oltava vakaa ajoturvallisuuden ja ajoneuvon normaalin toiminnan varmistamiseksi.