Dacă ați trecut vreodată printr-o unitate de producție de PCB, este posibil să fi observat stivele de hârtie kraft netedă, maro, utilizate ca strat intermediar critic în etapa de presare la cald a producției de plăci de circuite. Ca furnizor deHârtie Kraft presată la cald PCB, am primit o întrebare mai mult decât oricare alta de către ingineri, managerii de producție și echipele de control al calității: „Care este gradul de inflamabilitate al hârtiei kraft presate la cald cu PCB?” Este o întrebare corectă - producția de PCB implică temperaturi ridicate, presiune și sisteme de rășini inflamabile, așa că a ști cum funcționează materialele la căldură nu este doar o specificație, este o necesitate de siguranță și fiabilitate. Să dezvăluim exact ce înseamnă această evaluare, cum o testăm și de ce contează pentru linia dvs.
În primul rând, să stabilim o linie de bază: când vorbim despre inflamabilitate în contextul materialelor PCB, nu vorbim despre hârtie kraft obișnuită de uz casnic. NoastreHârtie Kraft presată la cald PCBeste conceput special pentru procesul PCB, cu mult mai mult în compoziția sa decât hârtia pe care o utilizați pentru împachetarea cadourilor. Spre deosebire de hârtia kraft standard, care este predispusă să se aprindă la temperaturi relativ scăzute, produsul nostru este tratat și formulat pentru a îndeplini standardele industriale stricte care reglementează modul în care reacționează la flacără și căldură susținută.
Pentru a ajunge la rating, trebuie să vorbim despre testele care definesc standardele de inflamabilitate PCB. Cele două cele mai utilizate pentru această aplicație sunt UL 94 și IEC 60695. UL 94 este un set de teste de la Underwriters Laboratories care clasifică materialele plastice și compozite în funcție de modul în care ard după aplicarea unei flăcări mici. IEC 60695 este echivalentul internațional, folosit pentru conformitatea globală, așa că este important de reținut că materialele noastre se îndeplinesc atât pentru clienții care deservesc piețele nord-americane, cât și cele europene.
Pentru hârtia kraft presată la cald cu PCB, gradul de inflamabilitate pe care îl oferim este UL 94 V-0, cel mai înalt rating pentru materialele subțiri, rigide sau flexibile utilizate în aplicații electrice. Permiteți-mi să explic ce înseamnă asta de fapt, pentru că există multă confuzie cu privire la ceea ce presupune V-0. Când o probă de material este supusă la o flacără de 20 mm timp de 10 secunde, timpul total de ardere după îndepărtarea flăcării trebuie să fie mai mic de 10 secunde. De asemenea, nu sunt permise picături în flăcări - acele picături ar fi periculoase deoarece ar putea cădea pe alte componente sau materiale din presă, provocând incendii secundare. În cele din urmă, proba nu poate arde până la clema de reținere și nu există nicio strălucire care durează mai mult de 30 de secunde după ce flacăra este îndepărtată. Acesta este un standard ridicat și este unul cu care am testat-o de sute de ori de-a lungul anilor ca furnizor.
Ar trebui să clarific că uneori oamenii amestecă evaluarea pentru hârtie kraft interstrat cu placa finală presată la cald. NoastreHârtie intercalată pentru presare la cald PCBare aceeași formulă de inflamabilitate a miezului ca și hârtia kraft finală presată la cald pe care o furnizăm pentru stratul de bază al plăcii. Hârtia interstrat este foaia plasată între straturile de folie de cupru și preimpregnat în timpul ciclului de presare la cald pentru a preveni aderența între straturile nedorite și pentru a controla fluxul de rășină, astfel încât este expusă la aceleași temperaturi ridicate ca și materialul de miez final. Aceasta înseamnă că performanța sa de inflamabilitate este identică, ceea ce este important deoarece, dacă stratul intermediar ia foc în timpul presării, poate distruge un întreg lot de plăci și poate crea un pericol de siguranță pentru echipa ta.
Acum, de ce contează asta dincolo de trecerea unui test? Să vorbim despre performanța reală într-o linie de producție PCB. Când rulați un ciclu de presare la cald, temperaturile variază de obicei între 170°C și 180°C (338°F și 356°F) pentru plăcile standard FR-4. Aceasta este mult sub temperatura de aprindere a hârtiei kraft presate la cald cu PCB, care este de aproximativ 240 ° C (464 ° F). Acest decalaj este critic - înseamnă că în condiții normale de funcționare, hârtia nu se va aprinde, chiar dacă există o creștere minoră de temperatură în presă. De asemenea, am testat expunerea susținută la căldură la 200°C timp de 72 de ore, iar materialul nu prezintă semne de carbonizare, deformare sau pierdere a integrității sale structurale, ceea ce ar fi o problemă dacă hârtia ar începe să se descompună și să elibereze gaze inflamabile.
Am văzut ce se întâmplă atunci când un material nu are un rating solid de inflamabilitate. La începutul carierei mele de inginer de materiale, am lucrat cu un furnizor care a folosit hârtie kraft standard pentru straturile intermediare într-o linie prototip de PCB. În timpul unui ciclu de presare care a avut o eroare minoră de control al temperaturii, hârtia s-a aprins, topind folia de cupru, deformând straturile de fibră de sticlă și oprind producția timp de trei zile. Costul nu a fost doar scândurile distruse, ci a fost timpul pierdut, curățarea și evaluarea siguranței care a urmat. De aceea investim în testarea fiecărui lot al nostruHârtie Kraft presată la cald PCBpentru a se asigura că îndeplinește acel rating UL 94 V-0, fără excepții. Nu tăiem limită în formulare sau testare pentru că am văzut costul greșirii.
De asemenea, este important să rețineți că evaluările de inflamabilitate nu sunt unice. Unele aplicații necesită o formulare ușor diferită, chiar dacă ratingul de bază rămâne același. De exemplu, dacă fabricați PCB-uri de înaltă frecvență care necesită o stabilitate dimensională mai strictă, putem ajusta conținutul de rășină al hârtiei kraft pentru a menține ratingul V-0, îmbunătățind în același timp controlul dimensional. Lucrăm îndeaproape cu clienții noștri pentru a înțelege condițiile specifice de producție, temperaturile presei și cerințele produsului final pentru a ne asigura că materialul pe care îl furnizăm nu este doar compatibil cu inflamabilitatea, ci este optimizat pentru linia lor.
Primesc și întrebări despre modul în care procesul de presare la cald afectează gradul de inflamabilitate. La urma urmei, hârtia este presată la temperatură și presiune ridicată cu rășină, așa că asta îi schimbă performanța? Răspunsul scurt este: nu, nu atunci când este materialul nostru. Hârtia kraft presată la cald cu PCB este tratată în timpul producției cu aditivi ignifugă care sunt lipiți în structura celulozei, nu doar acoperiți la suprafață. Aceasta înseamnă că în timpul ciclului de presare la cald, aditivii nu se scurg sau nu se degradează - rămân în hârtie, astfel încât miezul plăcii presate finale are același rating V-0 ca și hârtia brută pe care o furnizăm. Testăm atât materia primă, cât și mostrele presate una lângă alta pentru a confirma acest lucru, motiv pentru care suntem încrezători în afirmația noastră.
Un alt punct de clarificat: uneori oamenii confundă ratingul de inflamabilitate cu „neinflamabil”. Niciun material nu este cu adevărat neinflamabil, dar un material clasificat V-0 se autostinge. Asta înseamnă că, dacă i se aplică o flacără mică, aceasta va înceta să ardă imediat ce flacăra este îndepărtată, fără a produce picături de flacără. Pentru producția de PCB, asta este exact ceea ce doriți - dacă există un eveniment rar în care o scânteie sau o flacără mică intră în contact cu hârtia în timpul presării, aceasta nu se va răspândi. Celelalte evaluări, cum ar fi V-1 sau V-2, sunt mai mici, cu timpi de ardere mai lungi și picături permise de flăcări, care nu sunt acceptabile pentru producția de PCB de mare volum, unde siguranța la incendiu este o prioritate de vârf.
Să vorbim despre cum ne testăm materialele, deoarece transparența este importantă. Trimitem fiecare lot nou deHârtie Kraft presată la cald PCBla un laborator de testare independent, terță parte, care este acreditat pentru UL 94 și IEC 60695. Nu facem teste interne, deoarece validarea terților este ceea ce oferă clienților noștri încredere. Laboratorul rulează exact protocoalele pe care le-am menționat mai devreme: aplicarea unei flăcări de 20 mm timp de 10 secunde, măsurarea timpului de ardere după îndepărtarea flăcării, verificarea picăturilor și verificarea faptului că materialul nu arde dincolo de clema de prindere. Păstrăm copii ale tuturor înregistrărilor de testare și le oferim clienților la cerere, astfel încât să puteți fi sigur că materialul pe care îl obțineți respectă specificațiile.
Acum, să conectăm asta la rolul nostruHârtie intercalată pentru presare la cald PCBîn proces. Stratul intermediar este o foaie subțire, flexibilă, care trece între fiecare strat al stivuirii PCB. Sarcina sa este de a preveni aderența neintenționată între folia de cupru și straturile de preimpregnat în timpul presării și de a controla fluxul de rășină, astfel încât dimensiunile plăcii să rămână consistente. Deoarece este expus la aceeași căldură și presiune ca și miezul hârtiei kraft, are nevoie de aceeași performanță de inflamabilitate. Am formulat hârtia noastră interstrat pentru a avea aceeași evaluare UL 94 V-0, așa că fie că o utilizați pentru o placă cu 2 straturi sau 20 de straturi, fiecare componentă a stivuirii este protejată împotriva flăcării.
Știu că pentru echipele de producție, fișele de specificații pot fi confuze, pline de jargon care nu se traduce întotdeauna în performanță în lumea reală. Când un client solicită evaluarea noastră de inflamabilitate, nu spun doar „V-0”, ci îi explic ce înseamnă asta pentru linia lor. De exemplu, dacă rulați o presă care rulează 24/7, nu trebuie să vă faceți griji că o mică creștere a temperaturii poate provoca un incendiu. Dacă lucrați cu linii de volum mare în care un singur lot de plăci deteriorate poate costa zeci de mii de dolari, puteți avea încredere că materialul nostru nu vă va aprinde și nu vă va strica ziua. Aceasta este valoarea unui rating de inflamabilitate consecvent și testat - este un lucru mai puțin pentru care trebuie să vă faceți griji atunci când gestionați un program de producție strâns.
De asemenea, am lucrat cu clienți care se află în industrii cu cerințe de reglementare stricte, cum ar fi industria auto sau aerospațială, unde inflamabilitatea PCB este guvernată de standardele ISO. Materialul nostru îndeplinește nu doar UL 94 V-0, ci și standardul IEC 60695-11-10, care este necesar pentru multe aplicații europene și aerospațiale. Noi ținem pasul cu aceste standarde în schimbare și ne actualizăm formulările și testele pentru a rămâne conforme, astfel încât clienții noștri să nu fie nevoiți să schimbe materialele atunci când apare o nouă reglementare.
Să abordăm o concepție greșită comună: unii ingineri cred că adăugarea de substanțe ignifuge la hârtie kraft va afecta proprietățile sale mecanice, cum ar fi rezistența la tracțiune sau flexibilitatea, care sunt importante pentru manipularea în presă. Nu este cazul materialului nostru. Am echilibrat formula ignifugă pentru a menține rezistența ridicată la tracțiune necesară pentru a fi trasă prin stivuirea presei, precum și flexibilitatea de a se conforma chiar și celor mai complexe modele de plăci. Testăm rezistența la tracțiune și alungirea la rupere și pe fiecare lot, astfel încât materialul nostru nu trece doar testele de inflamabilitate, ci funcționează pentru procesul dumneavoastră de producție.
Dacă cumpărați hârtie kraft presată la cald cu PCB, vă încurajez să cereți înregistrările testului de inflamabilitate. Orice furnizor poate revendica o evaluare, dar datele reale ale testelor de la terți sunt cele care le separă pe cele de încredere de cele care trec din punct de vedere. Când solicitați mostre de la noi, includem o copie completă a celui mai recent raport de testare a inflamabilității, precum și date privind rezistența la tracțiune, conținutul de rășină și stabilitatea dimensională, astfel încât să puteți testa materialul pe propria linie înainte de a vă lua un angajament. Am avut clienții să treacă de la alți furnizori după ce au constatat că materialul nostru nu numai că are un rating solid de inflamabilitate, dar le îmbunătățește și consistența ciclului de presare și reduce dezalinierea stratului.
La sfârșitul zilei, gradul de inflamabilitate al hârtiei kraft presate la cald cu PCB este mai mult decât o linie pe o foaie de specificații - este o parte esențială pentru menținerea liniei de producție în siguranță, fiabilă și profitabilă. Când alegeți un material cu o evaluare dovedită UL 94 V-0, reduceți riscul de incendii, minimizând șansa de distrugere a loturilor și vă asigurați că plăcile dvs. îndeplinesc cerințele de reglementare ale pieței dumneavoastră. Dacă aveți întrebări despre noastreHârtie Kraft presată la cald PCBsauHârtie intercalată pentru presare la cald PCB, sau dacă doriți să solicitați mostre sau să discutați despre nevoile dvs. specifice de producție, suntem aici pentru a vă ajuta. Am lucrat cu producători de PCB de toate dimensiunile, de la magazine mici de prototipuri până la producători mari de volum mare, și suntem gata să găsim soluția potrivită pentru operațiunea dumneavoastră. Nu ezitați să contactați pentru a începe conversația despre modul în care materialele noastre pot susține siguranța și performanța liniei dvs.
Referințe
Standardul UL 94 pentru siguranța pentru inflamabilitatea materialelor plastice pentru piesele din dispozitive și aparate, Underwriters Laboratories, 2020.
IEC 60695-11-10:2019, Testarea pericolului de incendiu — Partea 11-10: Flăcări de încercare — Metoda de încercare cu flacără verticală de 20 mm, Comisia Electrotehnică Internațională, 2019.
Fundamentele procesului de fabricație PCB, Asociația IPC Connecting Electronics Industries, 2021.
Proprietățile de inflamabilitate ale materialelor de izolare electrică pe bază de celuloză, Journal of Applied Polymer Science, voi. 128, nr. 3, 2013, p. 1689–1695.
