หากคุณเคยเดินผ่านโรงงานผลิต PCB คุณอาจสังเกตเห็นกองกระดาษคราฟท์สีน้ำตาลเรียบซึ่งใช้เป็นชั้นกลางที่สำคัญในขั้นตอนการกดร้อนของการผลิตแผงวงจร ในฐานะซัพพลายเออร์ของPCB กระดาษคราฟท์กดร้อนฉันได้รับคำถามหนึ่งข้อจากวิศวกร ผู้จัดการฝ่ายผลิต และทีมควบคุมคุณภาพมากกว่าคำถามอื่นๆ: “กระดาษคราฟท์ PCB แบบกดร้อนมีระดับการติดไฟได้เท่าไร” เป็นคำถามที่ยุติธรรม การผลิต PCB เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ ความดัน และระบบเรซินที่ติดไฟสูง ดังนั้นการรู้ว่าวัสดุทำงานอย่างไรภายใต้ความร้อนไม่ได้เป็นเพียงข้อกำหนดเท่านั้น แต่ยังเป็นสิ่งจำเป็นด้านความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือด้วย มาดูรายละเอียดว่าการให้คะแนนนั้นหมายถึงอะไร เราจะทดสอบอย่างไร และเหตุใดจึงสำคัญสำหรับสายงานของคุณ
ก่อนอื่น เรามากำหนดพื้นฐาน: เมื่อเราพูดถึงความสามารถในการติดไฟในบริบทของวัสดุ PCB เราไม่ได้หมายถึงกระดาษคราฟท์ที่ใช้ในครัวเรือนทั่วไป ของเราPCB กระดาษคราฟท์กดร้อนได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมมาโดยเฉพาะสำหรับกระบวนการ PCB โดยมีองค์ประกอบองค์ประกอบมากกว่ากระดาษที่คุณใช้ห่อของขวัญ แตกต่างจากกระดาษคราฟท์มาตรฐานซึ่งมีแนวโน้มที่จะติดไฟได้ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ ผลิตภัณฑ์ของเราได้รับการบำบัดและจัดทำขึ้นเพื่อให้ตรงตามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เข้มงวด ซึ่งควบคุมวิธีการตอบสนองต่อเปลวไฟและความร้อนที่ยั่งยืน
เพื่อให้ได้คะแนน เราต้องพูดถึงการทดสอบที่กำหนดมาตรฐานการติดไฟของ PCB ทั้งสองที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการใช้งานนี้คือ UL 94 และ IEC 60695 UL 94 เป็นชุดการทดสอบจาก Underwriters Laboratories ที่จัดหมวดหมู่พลาสติกและวัสดุคอมโพสิตตามวิธีการเผาไหม้หลังจากใช้เปลวไฟขนาดเล็ก IEC 60695 เป็นมาตรฐานสากลที่เทียบเท่า ซึ่งใช้สำหรับการปฏิบัติตามข้อกำหนดทั่วโลก ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าวัสดุของเราตอบสนองทั้งลูกค้าที่ให้บริการตลาดอเมริกาเหนือและยุโรป
สำหรับกระดาษคราฟท์ PCB รีดร้อนของเรา พิกัดการติดไฟที่เรานำเสนอคือ UL 94 V-0 ซึ่งเป็นพิกัดสูงสุดสำหรับวัสดุบาง แข็ง หรือยืดหยุ่นที่ใช้ในงานไฟฟ้า ผมขออธิบายว่าจริงๆ แล้วนั่นหมายความว่าอย่างไร เนื่องจากมีความสับสนมากมายเกี่ยวกับความหมายของ V-0 เมื่อตัวอย่างของวัสดุถูกเปลวไฟขนาด 20 มม. เป็นเวลา 10 วินาที ระยะเวลาการเผาไหม้ทั้งหมดหลังจากเอาเปลวไฟออกจะต้องน้อยกว่า 10 วินาที นอกจากนี้ ไม่อนุญาตให้มีหยดเพลิง หยดเหล่านั้นอาจเป็นอันตรายได้เนื่องจากอาจตกลงไปบนส่วนประกอบหรือวัสดุอื่นๆ ในเครื่องอัด ทำให้เกิดเพลิงไหม้ครั้งที่สอง สุดท้าย ตัวอย่างไม่สามารถลุกไหม้ได้จนสุดแคลมป์ยึด และไม่มีแสงที่ส่องสว่างนานกว่า 30 วินาทีหลังจากเอาเปลวไฟออก นั่นเป็นมาตรฐานที่สูง และเป็นมาตรฐานที่เราทดสอบกับหลายร้อยครั้งในฐานะซัพพลายเออร์ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา
ฉันควรชี้แจงว่าบางครั้งผู้คนจะผสมการให้คะแนนสำหรับกระดาษคราฟท์ระหว่างชั้นกับกระดานรีดร้อนขั้นสุดท้าย ของเรากระดาษ Interlayer แบบกดร้อน PCBมีสูตรการติดไฟแกนกลางแบบเดียวกับกระดาษคราฟท์รีดร้อนขั้นสุดท้ายที่เราจัดหาสำหรับชั้นแกนกลางของบอร์ด กระดาษชั้นกลางเป็นแผ่นที่วางระหว่างชั้นของฟอยล์ทองแดงและพรีเพกในระหว่างรอบการกดร้อน เพื่อป้องกันการเกาะติดระหว่างชั้นที่ไม่ต้องการและควบคุมการไหลของเรซิน ดังนั้นจึงต้องเผชิญกับอุณหภูมิสูงเช่นเดียวกับวัสดุแกนสุดท้าย นั่นหมายความว่าประสิทธิภาพการติดไฟจะเหมือนกัน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญ เพราะหากชั้นระหว่างชั้นติดไฟระหว่างการกด อาจทำให้บอร์ดเสียหายทั้งชุด และสร้างอันตรายด้านความปลอดภัยให้กับทีมของคุณได้
ทีนี้ เหตุใดเรื่องนี้จึงมีความสำคัญมากกว่าแค่ผ่านการทดสอบ? เรามาพูดถึงประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงในสายการผลิต PCB กันดีกว่า เมื่อคุณใช้งานวงจรกดร้อน โดยทั่วไปอุณหภูมิจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 170°C ถึง 180°C (338°F ถึง 356°F) สำหรับบอร์ด FR-4 มาตรฐาน ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิจุดติดไฟของกระดาษคราฟท์ PCB แบบรีดร้อนมาก ซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ 240°C (464°F) ช่องว่างนั้นสำคัญมาก ซึ่งหมายความว่าภายใต้สภาวะการทำงานปกติ กระดาษจะไม่ติดไฟ แม้ว่าอุณหภูมิในแท่นพิมพ์จะพุ่งสูงขึ้นเล็กน้อยก็ตาม นอกจากนี้ เรายังทดสอบการสัมผัสความร้อนอย่างต่อเนื่องที่ 200°C เป็นเวลา 72 ชั่วโมง และวัสดุไม่แสดงอาการไหม้เกรียม บิดเบี้ยว หรือสูญเสียความสมบูรณ์ของโครงสร้าง ซึ่งอาจเป็นปัญหาหากกระดาษเริ่มพังและปล่อยก๊าซไวไฟออกมา
ฉันได้เห็นสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อวัสดุไม่มีระดับการติดไฟที่มั่นคง ในช่วงต้นอาชีพของฉันในฐานะวิศวกรวัสดุ ฉันทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์ที่ใช้กระดาษคราฟท์มาตรฐานสำหรับ interlayers ในสายการผลิต PCB ต้นแบบ ในระหว่างรอบการกดที่มีข้อผิดพลาดเล็กน้อยในการควบคุมอุณหภูมิ กระดาษจะติดไฟ ทำให้ฟอยล์ทองแดงละลาย ทำให้ชั้นใยแก้วบิดเบี้ยว และปิดการผลิตเป็นเวลาสามวัน ค่าใช้จ่ายไม่ใช่แค่กระดานที่พังเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเวลาที่เสียไป การทำความสะอาด และการตรวจสอบความปลอดภัยที่ตามมาด้วย นั่นเป็นเหตุผลที่เราลงทุนในการทดสอบทุกชุดของเราPCB กระดาษคราฟท์กดร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามพิกัด UL 94 V-0 โดยไม่มีข้อยกเว้น เราไม่ได้ตัดมุมในเรื่องการกำหนดสูตรหรือการทดสอบ เพราะเราเห็นแล้วว่าต้องเสียค่าใช้จ่ายในการทำผิด
สิ่งสำคัญคือต้องทราบด้วยว่าระดับการติดไฟไม่ได้มีขนาดเดียวสำหรับทุกคน การใช้งานบางประเภทต้องใช้สูตรที่แตกต่างกันเล็กน้อย แม้ว่าคะแนนแกนกลางจะยังคงเท่าเดิมก็ตาม ตัวอย่างเช่น หากคุณกำลังผลิต PCB ความถี่สูงที่ต้องการความเสถียรของขนาดที่เข้มงวดมากขึ้น เราสามารถปรับปริมาณเรซินของกระดาษคราฟท์เพื่อรักษาระดับ V-0 ในขณะที่ปรับปรุงการควบคุมขนาดได้ เราทำงานอย่างใกล้ชิดกับลูกค้าของเราเพื่อทำความเข้าใจเงื่อนไขการผลิตเฉพาะ อุณหภูมิแท่นพิมพ์ และข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุที่เราจัดหาไม่เพียงแค่มีคุณสมบัติในการติดไฟเท่านั้น แต่ยังปรับให้เหมาะกับสายการผลิตของพวกเขาอีกด้วย
ฉันยังได้รับคำถามเช่นกันว่ากระบวนการรีดร้อนส่งผลต่อระดับการติดไฟอย่างไร ท้ายที่สุดแล้ว กระดาษถูกกดด้วยอุณหภูมิและความดันสูงด้วยเรซิน ประสิทธิภาพการทำงานของกระดาษจะเปลี่ยนไปหรือไม่ คำตอบสั้นๆ คือ: ไม่ ไม่ใช่เมื่อเป็นเนื้อหาของเรา กระดาษคราฟท์ PCB แบบกดร้อนของเราได้รับการบำบัดในระหว่างการผลิตด้วยสารเติมแต่งที่หน่วงการติดไฟซึ่งประสานเข้ากับโครงสร้างเซลลูโลส ไม่ใช่แค่เคลือบบนพื้นผิวเท่านั้น นั่นหมายความว่าในระหว่างรอบการรีดร้อน สารเติมแต่งจะไม่หลุดออกหรือเสื่อมสภาพ แต่จะยังคงอยู่ในกระดาษ ดังนั้นแกนของกระดานอัดขั้นสุดท้ายจึงมีระดับ V-0 เท่ากับกระดาษดิบที่เราจัดหา เราทดสอบทั้งวัตถุดิบและตัวอย่างที่อัดไว้เคียงข้างกันเพื่อยืนยันสิ่งนี้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรามั่นใจในคำกล่าวอ้างของเรา
อีกประเด็นที่ต้องชี้แจง: บางครั้งผู้คนสับสนระหว่างระดับการติดไฟกับ "ไม่ติดไฟ" ไม่มีวัสดุใดที่ไม่ติดไฟอย่างแท้จริง แต่วัสดุที่ได้รับการจัดอันดับ V-0 สามารถดับไฟได้เอง นั่นหมายความว่าหากใช้เปลวไฟเล็กๆ บนเปลวไฟ เปลวไฟนั้นจะหยุดลุกไหม้ทันทีที่เปลวไฟถูกขจัดออก โดยไม่เกิดหยดเพลิง สำหรับการผลิต PCB นั่นคือสิ่งที่คุณต้องการอย่างแน่นอน หากมีเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนักที่ประกายไฟหรือเปลวไฟเล็กๆ สัมผัสกับกระดาษในระหว่างการกด กระดาษจะไม่แพร่กระจาย ระดับอื่นๆ เช่น V-1 หรือ V-2 นั้นต่ำกว่า โดยมีระยะเวลาการเผาไหม้นานขึ้นและทำให้เกิดเพลิงไหม้ได้ ซึ่งไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับการผลิต PCB ปริมาณสูงที่ความปลอดภัยจากอัคคีภัยเป็นสิ่งสำคัญที่สุด
มาพูดถึงวิธีที่เราทดสอบวัสดุของเรากัน เนื่องจากความโปร่งใสเป็นสิ่งสำคัญ เราส่งชุดใหม่ทุกชุดPCB กระดาษคราฟท์กดร้อนไปยังห้องปฏิบัติการทดสอบอิสระของบุคคลที่สามที่ได้รับการรับรองสำหรับ UL 94 และ IEC 60695 เราไม่ทำการทดสอบภายในองค์กร เนื่องจากการตรวจสอบความถูกต้องโดยบุคคลที่สามคือสิ่งที่ทำให้ลูกค้าของเรามั่นใจ ห้องปฏิบัติการดำเนินการตามระเบียบวิธีที่ผมกล่าวไว้ก่อนหน้านี้: ใช้เปลวไฟขนาด 20 มม. เป็นเวลา 10 วินาที วัดเวลาการเผาไหม้หลังจากการดึงเปลวไฟออก ตรวจสอบหยด และตรวจสอบว่าวัสดุไม่ไหม้เกินแคลมป์ยึด เราเก็บสำเนาบันทึกการทดสอบทั้งหมดไว้ในไฟล์และจัดเตรียมให้กับลูกค้าตามคำขอ เพื่อให้คุณมั่นใจได้ว่าวัสดุที่คุณได้รับนั้นตรงตามข้อกำหนด
ตอนนี้ เรามาเชื่อมโยงสิ่งนี้กับบทบาทของเรากันดีกว่ากระดาษ Interlayer แบบกดร้อน PCBในกระบวนการ ชั้นระหว่างชั้นเป็นแผ่นบางและยืดหยุ่นได้ซึ่งอยู่ระหว่างแต่ละชั้นของชั้น PCB หน้าที่ของมันคือการป้องกันการเกาะติดโดยไม่ได้ตั้งใจระหว่างฟอยล์ทองแดงและชั้นพรีเพรกในระหว่างการกด และเพื่อควบคุมการไหลของเรซินเพื่อให้ขนาดของบอร์ดมีความสม่ำเสมอ เนื่องจากต้องสัมผัสกับความร้อนและแรงดันเช่นเดียวกับกระดาษคราฟท์หลัก จึงต้องการประสิทธิภาพการติดไฟเหมือนกัน เราได้กำหนดสูตรกระดาษอินเทอร์เลเยอร์ของเราให้มีระดับ UL 94 V-0 เท่ากัน ดังนั้นไม่ว่าคุณจะใช้กับบอร์ด 2 ชั้นหรือ 20 ชั้น ทุกส่วนประกอบของชั้นซ้อนจะได้รับการปกป้องจากเปลวไฟ
ฉันรู้ว่าสำหรับทีมผู้ผลิต เอกสารข้อมูลจำเพาะอาจทำให้เกิดความสับสน เต็มไปด้วยศัพท์เฉพาะที่ไม่ได้แปลเป็นประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงเสมอไป เมื่อลูกค้าขอระดับการติดไฟของเรา ฉันไม่เพียงแค่พูดว่า "V-0" เท่านั้น แต่ยังอธิบายให้พวกเขาทราบว่านั่นหมายถึงอะไรสำหรับสายการผลิตของพวกเขา ตัวอย่างเช่น หากคุณใช้งานแท่นพิมพ์ที่ทำงานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน คุณก็ไม่ต้องกังวลว่าอุณหภูมิจะพุ่งสูงขึ้นเล็กน้อยจนทำให้เกิดเพลิงไหม้ หากคุณกำลังทำงานกับสายการผลิตจำนวนมากโดยที่กระดานที่พังเพียงชุดเดียวอาจมีราคาสูงถึงหลายหมื่นดอลลาร์ คุณสามารถวางใจได้ว่าวัสดุของเราจะไม่จุดไฟและทำลายวันของคุณ นั่นคือคุณค่าของระดับความไวไฟที่สม่ำเสมอและผ่านการทดสอบแล้ว ซึ่งเป็นสิ่งหนึ่งที่คุณไม่ต้องกังวลเมื่อต้องจัดการกำหนดการผลิตที่รัดกุม
ฉันยังทำงานร่วมกับลูกค้าที่อยู่ในอุตสาหกรรมที่มีข้อกำหนดด้านกฎระเบียบที่เข้มงวด เช่น ยานยนต์หรือการบินและอวกาศ ซึ่งการติดไฟของ PCB อยู่ภายใต้มาตรฐาน ISO วัสดุของเราไม่เพียงตรงตามมาตรฐาน UL 94 V-0 เท่านั้น แต่ยังตรงตามมาตรฐาน IEC 60695-11-10 ด้วยเช่นกัน ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานในยุโรปและอวกาศจำนวนมาก เราตามทันมาตรฐานที่เปลี่ยนแปลงเหล่านี้ และเราอัปเดตสูตรและการทดสอบของเราเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด ดังนั้นลูกค้าของเราจึงไม่ต้องแย่งชิงเพื่อเปลี่ยนวัสดุเมื่อมีกฎระเบียบใหม่ออกมา
เรามาพูดถึงความเข้าใจผิดที่พบบ่อยกัน: วิศวกรบางคนคิดว่าการเพิ่มสารหน่วงการติดไฟลงในกระดาษคราฟท์จะส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของกระดาษ เช่น ความต้านทานแรงดึงหรือความยืดหยุ่น ซึ่งมีความสำคัญต่อการจัดการในแท่นพิมพ์ นั่นไม่ใช่กรณีของวัสดุของเรา เราได้ปรับสมดุลสูตรสารหน่วงการติดไฟเพื่อรักษาความต้านทานแรงดึงสูงที่จำเป็นในการดึงผ่านแท่นพิมพ์ เช่นเดียวกับความยืดหยุ่นเพื่อให้สอดคล้องกับการออกแบบบอร์ดที่ซับซ้อนที่สุด เราทดสอบความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวเมื่อขาดในทุกชุดด้วย ดังนั้นวัสดุของเราจึงไม่เพียงแค่ผ่านการทดสอบการติดไฟเท่านั้น แต่ยังใช้ได้กับกระบวนการผลิตของคุณอีกด้วย
หากคุณกำลังซื้อกระดาษคราฟท์รีดร้อน PCB ฉันขอแนะนำให้คุณขอบันทึกการทดสอบการติดไฟ ซัพพลายเออร์ทุกรายสามารถอ้างสิทธิ์ในการจัดอันดับได้ แต่ข้อมูลการทดสอบโดยบุคคลที่สามที่แท้จริงคือสิ่งที่แยกความน่าเชื่อถือออกจากข้อมูลที่ตัดมุม เมื่อคุณขอตัวอย่างจากเรา เราจะรวมสำเนารายงานการทดสอบการติดไฟล่าสุดฉบับสมบูรณ์ รวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับความต้านทานแรงดึง ปริมาณเรซิน และความเสถียรของมิติ เพื่อให้คุณสามารถทดสอบวัสดุในสายการผลิตของคุณเองก่อนที่จะตัดสินใจ เรามีลูกค้าเปลี่ยนจากซัพพลายเออร์รายอื่นหลังจากพบว่าวัสดุของเราไม่เพียงแต่มีระดับการติดไฟที่มั่นคงเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงความสม่ำเสมอของรอบการกดและลดการวางแนวชั้นที่ไม่ถูกต้อง
ท้ายที่สุดแล้ว ระดับการติดไฟของกระดาษคราฟท์ PCB แบบกดร้อนเป็นมากกว่าแค่บรรทัดบนแผ่นข้อมูลจำเพาะ แต่ยังเป็นส่วนสำคัญในการรักษาสายการผลิตของคุณให้ปลอดภัย เชื่อถือได้ และทำกำไรได้ เมื่อคุณเลือกวัสดุที่มีระดับ UL 94 V-0 ที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว คุณจะลดความเสี่ยงของการเกิดเพลิงไหม้ ลดโอกาสที่จะเกิดการเสียหายของแบตช์ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าบอร์ดของคุณตรงตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบของตลาดของคุณ หากคุณมีคำถามเกี่ยวกับเราPCB กระดาษคราฟท์กดร้อนหรือกระดาษ Interlayer แบบกดร้อน PCBหรือหากคุณต้องการขอตัวอย่างหรือหารือเกี่ยวกับความต้องการในการผลิตเฉพาะของคุณ เราก็พร้อมให้ความช่วยเหลือ เราได้ทำงานร่วมกับผู้ผลิต PCB ทุกขนาด ตั้งแต่ร้านค้าต้นแบบขนาดเล็กไปจนถึงผู้ผลิตรายใหญ่ที่มีปริมาณมาก และเราพร้อมที่จะค้นหาโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับการดำเนินงานของคุณ อย่าลังเลที่จะติดต่อเพื่อเริ่มการสนทนาว่าวัสดุของเราสามารถรองรับความปลอดภัยและประสิทธิภาพของสายการผลิตของคุณได้อย่างไร
อ้างอิง
มาตรฐาน UL 94 เพื่อความปลอดภัยในการติดไฟของวัสดุพลาสติกสำหรับชิ้นส่วนในอุปกรณ์และเครื่องใช้ ห้องปฏิบัติการรับประกันการจัดจำหน่าย ปี 2020
IEC 60695-11-10:2019 การทดสอบอันตรายจากไฟไหม้ - ส่วนที่ 11-10: เปลวไฟทดสอบ - วิธีทดสอบเปลวไฟแนวตั้ง 20 มม. International Electrotechnical Commission, 2019
ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับกระบวนการผลิต PCB, IPC Association Connecting Electronics Industries, 2021
สมบัติการติดไฟของวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่มีเซลลูโลส วารสารวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ประยุกต์ ปีที่ 1 128 ฉบับที่ 3 ปี 2013 หน้า 1689–1695
