اگر تا به حال از یک مرکز تولید PCB عبور کرده باشید، ممکن است متوجه انباشته های کاغذ کرافت قهوه ای صاف شده باشید که به عنوان یک لایه میانی مهم در مرحله پرس داغ تولید برد مدار استفاده می شود. به عنوان تامین کننده ازکاغذ کرافت با فشار داغ PCB، بیش از هر سوال دیگری توسط مهندسان، مدیران تولید و تیم های کنترل کیفیت از من می پرسند: "رده بندی اشتعال پذیری کاغذ کرافت فشرده PCB شما چقدر است؟" این یک سوال منصفانه است—تولید PCB شامل دماهای بالا، فشار و سیستم های رزین قابل اشتعال است، بنابراین دانستن اینکه چگونه مواد تحت گرما کار می کنند فقط یک مشخصات نیست، بلکه یک ضرورت ایمنی و قابلیت اطمینان است. بیایید دقیقاً معنی این رتبه بندی، نحوه آزمایش آن و چرایی اهمیت آن برای خط شما را بررسی کنیم.
ابتدا، بیایید یک خط مبنا تعیین کنیم: وقتی در مورد مواد PCB از قابلیت اشتعال صحبت می کنیم، در مورد کاغذ کرافت خانگی معمولی صحبت نمی کنیم. ماکاغذ کرافت با فشار داغ PCBبه طور خاص برای فرآیند PCB مهندسی شده است، و در ترکیب آن بسیار بیشتر از کاغذی که برای بسته بندی هدیه استفاده می کنید، استفاده می شود. برخلاف کاغذ کرافت استاندارد، که مستعد اشتعال در دماهای نسبتاً پایین است، محصول ما مطابق با استانداردهای صنعتی سختگیرانه ای است که نحوه واکنش آن به شعله و گرمای پایدار را کنترل می کند.
برای رسیدن به رتبه بندی، باید در مورد آزمایش هایی صحبت کنیم که استانداردهای اشتعال پذیری PCB را تعریف می کنند. دو مورد پرکاربرد برای این برنامه UL 94 و IEC 60695 هستند. UL 94 مجموعه ای از آزمایشات از آزمایشگاه Underwriters است که مواد پلاستیکی و کامپوزیت را بر اساس نحوه سوختن آنها پس از اعمال شعله کوچک دسته بندی می کند. IEC 60695 معادل بین‌المللی است که برای انطباق جهانی استفاده می‌شود، بنابراین مهم است که توجه داشته باشید که مواد ما هم برای مشتریانی که به بازارهای آمریکای شمالی و اروپا خدمت می‌کنند مطابقت دارد.
برای کاغذ کرافت فشرده PCB ما، درجه اشتعال پذیری ما UL 94 V-0 است، که بالاترین امتیاز برای مواد نازک، سفت یا انعطاف پذیر مورد استفاده در کاربردهای الکتریکی است. اجازه دهید توضیح دهم که واقعاً به چه معناست، زیرا سردرگمی زیادی در مورد آنچه V-0 مستلزم آن است وجود دارد. هنگامی که نمونه ای از مواد به مدت 10 ثانیه در معرض شعله 20 میلی متری قرار می گیرد، کل زمان سوختن پس از برداشتن شعله باید کمتر از 10 ثانیه باشد. همچنین، هیچ چکه‌های شعله‌ور مجاز نیستند - این قطره‌ها خطرناک هستند زیرا می‌توانند بر روی سایر اجزا یا مواد موجود در پرس بیفتند و باعث آتش‌سوزی ثانویه شوند. در نهایت، نمونه نمی تواند تا گیره نگهدارنده بسوزد، و هیچ درخششی که بیش از 30 ثانیه پس از برداشتن شعله دوام داشته باشد، وجود ندارد. این یک میله بالا است، و آن چیزی است که ما صدها بار در طول سال ها به عنوان یک تامین کننده با آن آزمایش کرده ایم.
من باید توضیح دهم که گاهی اوقات مردم رتبه بندی کاغذ کرافت بین لایه ای را در مقابل تخته فشرده داغ نهایی مخلوط می کنند. ماکاغذ بین لایه ای با فشار داغ PCBدارای همان فرمول اشتعال پذیری هسته نهایی کاغذ کرافت فشرده داغ است که ما برای لایه هسته تخته عرضه می کنیم. کاغذ بین لایه‌ای ورقی است که بین لایه‌های فویل مسی قرار می‌گیرد و در طول چرخه پرس داغ از چسبندگی بین لایه‌های ناخواسته جلوگیری می‌کند و جریان رزین را کنترل می‌کند، بنابراین در معرض همان دماهای بالای مواد هسته نهایی قرار می‌گیرد. این بدان معناست که عملکرد اشتعال پذیری آن یکسان است، که مهم است زیرا اگر لایه میانی در حین پرس آتش بگیرد، می تواند کل دسته تخته ها را خراب کند و خطر ایمنی برای تیم شما ایجاد کند.
حال، چرا این موضوع فراتر از گذراندن یک آزمون مهم است؟ بیایید در مورد عملکرد واقعی در خط تولید PCB صحبت کنیم. وقتی چرخه پرس داغ را اجرا می کنید، دما معمولاً برای بردهای استاندارد FR-4 از 170 درجه سانتی گراد تا 180 درجه سانتی گراد (338 درجه فارنهایت تا 356 درجه فارنهایت) متغیر است. این بسیار کمتر از دمای اشتعال کاغذ کرافت فشرده PCB ما است که حدود 240 درجه سانتیگراد (464 درجه فارنهایت) است. این شکاف بسیار مهم است - به این معنی که در شرایط عملیاتی عادی، کاغذ مشتعل نمی‌شود، حتی اگر یک جهش جزئی دما در پرس وجود داشته باشد. ما همچنین برای قرار گرفتن در معرض حرارت پایدار در دمای 200 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت آزمایش کرده‌ایم و این ماده هیچ نشانه‌ای از زغال‌زدگی، تاب برداشتن یا از دست دادن یکپارچگی ساختاری خود را نشان نمی‌دهد، که اگر کاغذ شروع به شکستن و انتشار گازهای قابل اشتعال کند، مشکل ساز خواهد شد.
من دیده ام که چه اتفاقی می افتد زمانی که یک ماده دارای درجه اشتعال پذیری جامد نباشد. در اوایل کارم به عنوان مهندس مواد، با تامین کننده ای کار می کردم که از کاغذ کرافت استاندارد برای لایه های میانی در یک خط نمونه اولیه PCB استفاده می کرد. در طول چرخه پرس که دارای یک خطای کنترل دما بود، کاغذ مشتعل شد، ورق مس ذوب شد، لایه‌های الیاف شیشه تاب برداشت و تولید به مدت سه روز متوقف شد. هزینه فقط تخته های خراب نبود - زمان از دست رفته، تمیز کردن و بررسی ایمنی بود که به دنبال آن انجام شد. به همین دلیل است که ما روی آزمایش هر دسته از محصولات خود سرمایه گذاری می کنیمکاغذ کرافت با فشار داغ PCBبرای اطمینان از مطابقت با رتبه UL 94 V-0، بدون استثنا. ما از فرمولاسیون یا آزمایش کوتاه نمی آییم زیرا هزینه اشتباه انجام آن را دیده ایم.
همچنین توجه به این نکته مهم است که رتبه بندی های اشتعال پذیری یک اندازه نیستند. برخی از برنامه ها به فرمول کمی متفاوت نیاز دارند، حتی اگر رتبه بندی اصلی ثابت بماند. برای مثال، اگر PCBهای با فرکانس بالا تولید می کنید که به پایداری ابعادی دقیق تری نیاز دارند، می توانیم محتوای رزین کاغذ کرافت را برای حفظ رتبه V-0 و در عین حال بهبود کنترل ابعاد تنظیم کنیم. ما از نزدیک با مشتریان خود کار می کنیم تا شرایط خاص تولید، دمای پرس و الزامات محصول نهایی را درک کنیم تا مطمئن شویم موادی که عرضه می کنیم فقط با قابلیت اشتعال سازگار نیست، بلکه برای خط تولید آنها بهینه شده است.
من همچنین در مورد اینکه چگونه فرآیند پرس داغ بر درجه اشتعال پذیری تأثیر می گذارد، سؤال می کنم. از این گذشته، کاغذ در دما و فشار بالا با رزین فشرده می شود، بنابراین آیا این کار عملکرد آن را تغییر می دهد؟ پاسخ کوتاه این است: نه، نه زمانی که مواد ما باشد. کاغذ کرافت پرس گرم PCB ما در طول تولید با افزودنی های مقاوم در برابر شعله که به ساختار سلولزی چسبانده می شوند و نه فقط روی سطح پوشش داده می شوند. این بدان معناست که در طول چرخه پرس داغ، افزودنی‌ها از بین نمی‌روند یا تجزیه نمی‌شوند - آنها در کاغذ باقی می‌مانند، بنابراین هسته تخته فشرده نهایی دارای امتیاز V-0 با کاغذ خامی است که ما عرضه می‌کنیم. ما مواد خام و نمونه های فشرده را در کنار هم آزمایش می کنیم تا این موضوع را تأیید کنیم، به همین دلیل است که به ادعای خود اطمینان داریم.
نکته دیگری که باید توضیح داد: گاهی اوقات افراد رتبه اشتعال پذیری را با "غیر قابل اشتعال" اشتباه می گیرند. هیچ ماده ای واقعاً غیر قابل اشتعال نیست، اما یک ماده دارای رتبه V-0 خود خاموش می شود. به این معنی که اگر شعله کوچکی روی آن اعمال شود، به محض برداشتن شعله، بدون ایجاد قطره های شعله ور، سوختن آن متوقف می شود. برای تولید PCB، این دقیقاً همان چیزی است که شما می‌خواهید - اگر اتفاق نادری رخ دهد که جرقه یا شعله کوچکی در حین فشار دادن کاغذ با کاغذ تماس پیدا کند، پخش نمی‌شود. رتبه‌بندی‌های دیگر، مانند V-1 یا V-2، پایین‌تر هستند، با زمان‌های سوزاندن طولانی‌تر و چکه‌های شعله‌ور مجاز، که برای تولید PCB با حجم بالا که ایمنی در برابر آتش در اولویت است، قابل قبول نیستند.
بیایید در مورد نحوه آزمایش مواد خود صحبت کنیم، زیرا شفافیت مهم است. ما هر دسته جدید را ارسال می کنیمکاغذ کرافت با فشار داغ PCBبه یک آزمایشگاه تست مستقل و شخص ثالث که برای UL 94 و IEC 60695 معتبر است. ما آزمایش داخلی انجام نمی دهیم، زیرا اعتبار سنجی شخص ثالث چیزی است که به مشتریان ما اطمینان می دهد. آزمایشگاه دقیقاً پروتکل‌هایی را اجرا می‌کند که قبلاً ذکر کردم: اعمال شعله 20 میلی‌متری به مدت 10 ثانیه، اندازه‌گیری زمان سوختگی پس از برداشتن شعله، بررسی چکه‌ها و تأیید اینکه مواد از گیره نگهدارنده نسوزند. ما نسخه‌هایی از تمام سوابق آزمایش را در پرونده نگه می‌داریم و در صورت درخواست آنها را در اختیار مشتریان قرار می‌دهیم، بنابراین می‌توانید مطمئن شوید که مطالبی که دریافت می‌کنید مطابق با مشخصات است.
حالا بیایید این را به نقش خود وصل کنیمکاغذ بین لایه ای با فشار داغ PCBدر این فرآیند لایه میانی یک صفحه نازک و انعطاف پذیر است که بین هر لایه از PCB stack-up قرار می گیرد. وظیفه آن جلوگیری از چسبندگی ناخواسته بین فویل مسی و لایه های پیش آغشته در حین پرس و کنترل جریان رزین است تا ابعاد تخته ثابت بماند. از آنجایی که کاغذ کرافت در معرض حرارت و فشار یکسانی قرار می گیرد، به همان عملکرد اشتعال پذیری نیاز دارد. ما کاغذ بین لایه‌ای خود را طوری فرمول‌بندی کرده‌ایم که دارای همان رتبه UL 94 V-0 باشد، بنابراین چه از آن برای یک تخته 2 لایه یا یک تخته 20 لایه استفاده کنید، همه اجزای پشته در برابر شعله محافظت می‌شوند.
من می‌دانم که برای تیم‌های تولید، برگه‌های مشخصات می‌تواند گیج‌کننده باشد، پر از اصطلاحات تخصصی که همیشه به عملکرد دنیای واقعی ترجمه نمی‌شود. وقتی مشتری رتبه‌بندی قابلیت اشتعال‌پذیری ما را می‌پرسد، من فقط "V-0" را نمی‌گویم، بلکه به او توضیح می‌دهم که این برای خط تولیدشان چه معنایی دارد. به عنوان مثال، اگر از پرس استفاده می کنید که 24/7 چرخه می کند، لازم نیست نگران افزایش دمای کوچکی باشید که باعث آتش سوزی می شود. اگر با خطوط پرحجم کار می کنید که در آن یک دسته تخته خراب می تواند ده ها هزار دلار هزینه داشته باشد، می توانید اعتماد کنید که مواد ما شعله ور نمی شود و روز شما را خراب نمی کند. این ارزش یک درجه اشتعال پذیری ثابت و آزمایش شده است - این چیزی است که شما باید نگران آن باشید وقتی برنامه تولید فشرده ای را مدیریت می کنید.
من همچنین با مشتریانی کار کرده‌ام که در صنایعی با الزامات نظارتی سختگیرانه، مانند خودروسازی یا هوافضا، که قابلیت اشتعال PCB توسط استانداردهای ISO کنترل می‌شود، کار کرده‌ام. مواد ما نه تنها UL 94 V-0، بلکه استاندارد IEC 60695-11-10 را نیز رعایت می کند، که برای بسیاری از کاربردهای اروپایی و هوافضا مورد نیاز است. ما با این استانداردهای در حال تغییر پیش می‌رویم و فرمول‌بندی‌ها و آزمایش‌های خود را به‌روزرسانی می‌کنیم تا مطابق با آنها باقی بمانند، بنابراین مشتریان ما مجبور نباشند وقتی مقررات جدیدی منتشر می‌شود، برای تعویض مواد تلاش کنند.
بیایید به یک تصور اشتباه رایج بپردازیم: برخی از مهندسان فکر می کنند که افزودن مواد بازدارنده شعله به کاغذ کرافت بر خواص مکانیکی آن، مانند استحکام کششی یا انعطاف پذیری، که برای جابجایی در پرس مهم هستند، تأثیر می گذارد. در مورد مواد ما اینطور نیست. ما فرمول بازدارنده شعله را متعادل کرده‌ایم تا استحکام کششی بالایی را که باید از طریق پرس استک آپ کشیده شود و همچنین انعطاف‌پذیری برای انطباق با حتی پیچیده‌ترین طرح‌های تخته را حفظ کنیم. ما استحکام کششی و ازدیاد طول در هنگام شکست را روی هر دسته نیز آزمایش می‌کنیم، بنابراین مواد ما فقط آزمایش‌های اشتعال‌پذیری را پشت سر نمی‌گذارند، بلکه برای فرآیند تولید شما کار می‌کنند.
اگر در حال خرید کاغذ کرافت فشرده PCB هستید، توصیه می کنم سوابق تست اشتعال پذیری را بخواهید. هر تامین‌کننده‌ای می‌تواند ادعای رتبه‌بندی کند، اما داده‌های واقعی آزمون شخص ثالث چیزی است که عرضه‌کنندگان قابل اعتماد را از آن‌هایی که گوشه‌ها را کاهش می‌دهند جدا می‌کند. هنگامی که از ما نمونه درخواست می کنید، ما یک نسخه کامل از آخرین گزارش آزمایش اشتعال پذیری و همچنین داده هایی در مورد استحکام کششی، محتوای رزین و پایداری ابعادی را در اختیار شما قرار می دهیم، بنابراین می توانید قبل از تعهد، مواد را در خط خود آزمایش کنید. پس از اینکه متوجه شدند که مواد ما نه تنها دارای درجه اشتعال پذیری جامد هستند، مشتریان خود را از تامین کنندگان دیگر تغییر داده ایم، بلکه قوام چرخه پرس آنها را بهبود می بخشد و ناهماهنگی لایه ها را کاهش می دهد.
در پایان روز، درجه اشتعال پذیری کاغذ کرافت فشرده PCB بیش از یک خط در یک برگه مشخصات است - این یک بخش مهم برای ایمن، قابل اعتماد و سودآور نگه داشتن خط تولید شما است. وقتی موادی را با رتبه اثبات شده UL 94 V-0 انتخاب می‌کنید، خطر آتش‌سوزی را کاهش می‌دهید، احتمال خراب شدن دسته‌ها را به حداقل می‌رسانید و اطمینان می‌دهید که تخته‌های شما الزامات نظارتی بازار شما را برآورده می‌کنند. اگر سوالی در مورد ما داریدکاغذ کرافت با فشار داغ PCBیاکاغذ بین لایه ای با فشار داغ PCB، یا اگر می خواهید نمونه درخواست کنید یا در مورد نیازهای تولید خاص خود صحبت کنید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. ما با تولیدکنندگان PCB در همه اندازه‌ها، از فروشگاه‌های نمونه اولیه کوچک گرفته تا تولیدکنندگان بزرگ با حجم بالا، کار کرده‌ایم، و آماده‌ایم راه‌حل مناسبی برای عملیات شما پیدا کنیم. برای شروع گفتگو در مورد اینکه چگونه مواد ما می توانند ایمنی و عملکرد خط شما را پشتیبانی کنند، در تماس نباشید.
مراجع
استاندارد UL 94 برای ایمنی برای اشتعال پذیری مواد پلاستیکی برای قطعات در دستگاه ها و لوازم خانگی، آزمایشگاه Underwriters، 2020.
IEC 60695-11-10:2019، آزمایش خطر آتش سوزی - قسمت 11-10: شعله های آزمایشی - روش آزمایش شعله عمودی 20 میلی متر، کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی، 2019.
مبانی فرآیند تولید PCB، انجمن IPC اتصال صنایع الکترونیک، 2021.
خواص اشتعال پذیری مواد عایق الکتریکی مبتنی بر سلولز، مجله علمی کاربردی پلیمر، جلد. 128، شماره 3، 2013، صفحات 1689–1695.
