V kompleksni arhitekturi elektronskih naprav lahko vezja obravnavamo kot osrednje vozlišče, odgovorno za povezovanje in poganjanje različnih elektronskih komponent. Vendar, tako kot mnogi industrijski izdelki, vezja niso trajno uporabna, na njihovo življenjsko dobo pa vplivajo različni dejavniki, ki vplivajo na zmogljivost, zanesljivost in celo življenjsko dobo elektronskih naprav. Raziskovanje-poglobljenega znanja o roku uporabnosti tiskanih vezij je zelo pomembno za proizvajalce elektronskih naprav, vzdrževalno osebje in ljubitelje elektronike.
Analiza dejavnikov, ki vplivajo na rok trajanja
Lastnosti materiala in postopek izdelave
Vezja so običajno izdelana iz steklenih vlaken, smole in drugih podlag, prekrita s prevodnimi materiali, kot je bakrena folija. Odpornost na vremenske vplive, toplotna odpornost in kemična stabilnost teh osnovnih materialov so osnova za njihovo življenjsko dobo. Visokokakovostni materiali lahko bolje ohranijo stabilne fizikalne in kemične lastnosti, ko se soočajo z okoljskimi spremembami, kot so temperatura, vlaga in kislost. Na primer, z uporabo -bakrene folije visoke čistosti in stabilne smole lahko zmanjšate stopnjo oksidacije bakrene folije, zmanjšate raztezanje in deformacijo podlage v vlažnem in vročem okolju in tako podaljšate življenjsko dobo tiskanega vezja. Proizvodni proces je prav tako izjemno kritičen, od laminacije, jedkanja do površinske obdelave tiskanega vezja, natančnost in kontrola kakovosti vsakega koraka postopka bosta vplivala na njegovo začetno delovanje in kasnejšo stopnjo staranja. Neustrezen nadzor tlaka in temperature med postopkom laminiranja več-slojnih plošč lahko privede do nezadostnega medslojnega lepljenja, kar sčasoma povzroči razslojevanje in bistveno skrajša rok uporabnosti.
Razlike v postopkih površinske obdelave
Postopek površinske obdelave tiskanih vezij pomembno vpliva na njihovo življenjsko dobo. Različne površinske obdelave kažejo različne lastnosti v smislu odpornosti proti oksidaciji, odpornosti proti koroziji in varljivosti. Postopek potopnega zlata lahko zaradi svoje odlične kemične stabilnosti in močne oksidacijske odpornosti zlate plasti učinkovito prepreči oksidacijo ploščic, kar ima za posledico razmeroma dolgo življenjsko dobo tiskanih vezij, običajno do 12 mesecev ali celo dlje. Nasprotno pa ima organski postopek varjenja, čeprav je cenejši, razmeroma tanek sloj filma, ki zlahka oksidira na zraku, njegov rok uporabnosti pa je običajno le 3-6 mesecev. Vezje s postopkom posrebrenja je nagnjeno k reakciji žveplanja srebrovega sloja v posebnih okoljih, pri čemer nastane črni srebrov sulfid, ki vpliva na spajkanje in električno zmogljivost. Prav tako je treba skrbno nadzorovati njegov rok uporabnosti, običajno okoli 6-9 mesecev.
Dejavniki okolja shranjevanja
Shranjevalno okolje lahko imenujemo "nevidni morilec" ali "zaščitnik" roka uporabnosti tiskanih vezij. Kar zadeva temperaturo, je idealna temperatura za shranjevanje med 15-30 stopinj C. Previsoka temperatura lahko pospeši staranje materiala, povzroči širjenje bakrene folije in mehčanje podlage, kar vodi do povečanega tveganja kratkih stikov med vezji; Ko je temperatura prenizka, postane plošča krhka in med transportom in namestitvijo lahko nastanejo razpoke. Vlažnost je tudi ključni dejavnik, relativno vlažnost pa je treba nadzorovati med 30% in 70%. V okoljih z visoko vlažnostjo so vezja nagnjena k absorpciji vlage, kar povzroča korozijo bakrene folije, rjo spajkalnih spojev in poškodbe električnih povezav; Nizka vlažnost lahko zlahka ustvari statično elektriko in poškoduje elektronske komponente na tiskanem vezju, ki so občutljive na statično elektriko. Poleg tega, če so v skladiščnem prostoru korozivni plini, kot so žveplov dioksid, vodikov sulfid itd., bodo ti kemično reagirali s kovino na površini vezja, pospešili proces oksidacije in korozije ter resno skrajšali rok uporabnosti.
Razlike v življenjski dobi različnih vrst tiskanih vezij
Razlika med golo ploščo in sestavljeno ploščo
Rok uporabnosti golih tiskanih vezij (brez nameščenih elektronskih komponent) je v glavnem odvisen od lastnih materialov, proizvodnih postopkov in pogojev skladiščenja. V dobrih pogojih skladiščenja imajo gole plošče, ki so podvržene konvencionalnim postopkom površinske obdelave, kot sta brizganje s kositrom in pozlačevanje, običajno rok uporabnosti 6–12 mesecev. Toda če so gole plošče obdelane z lahko oksidirajočimi površinami, kot je OSP, je lahko rok uporabnosti le 3-6 mesecev. Sestavljeno vezje z različnimi elektronskimi komponentami, spajkanimi nanj, predstavlja bolj zapleteno situacijo. Elektronske komponente imajo tudi svoje omejitve življenjske dobe, kot so elektrolitski kondenzatorji. Po daljšem shranjevanju ali uporabi se lahko elektrolit izsuši in vrednost kapacitivnosti lahko zaniha, kar vpliva na splošno delovanje vezja. Na splošno je rok trajanja montažnih plošč od 2 do 10 let, odvisno od kakovosti in vrste izbranih elektronskih komponent ter pogostosti in pogojev delovanja vezja.
Značilnosti tiskanih vezij na različnih področjih uporabe
Na področju zabavne elektronike so vezja pogosto izdelana iz navadnih materialov in postopkov površinske obdelave zaradi njihove težnje po lahki teži in nizki ceni. Poleg tega se izdelki hitro posodabljajo, njihov rok uporabnosti pa je običajno nastavljen na 2-5 let, da izpolnijo zahteve glede zanesljivosti izdelka med njegovim običajnim ciklom uporabe. Vezja na področju industrijskega krmiljenja zahtevajo visoko zanesljivost zaradi dolgoročnega-stabilnega delovanja v kompleksnih in težkih okoljih. Pogosto so izdelani iz visoko{6}}kakovostnih materialov in so podvrženi strogi triodporni obdelavi (vodoodporni, odporni na prah in proti koroziji), z rokom uporabnosti do 5–10 let ali celo dlje. Na področju avtomobilske elektronike so vezja zasnovana in izdelana v skladu s strogimi standardi za varnost in vzdržljivost, ob upoštevanju edinstvene narave avtomobilskega okolja (vibracije, visoke in nizke temperature, elektromagnetne motnje itd.). Njihova življenjska doba je običajno 5-8 let, skozi celotno življenjsko dobo vozila pa mora biti delovanje vezja stabilno, da se zagotovi varnost vožnje in normalno delovanje vozila.