Dalam arsitektur perangkat elektronik yang kompleks, papan sirkuit dapat dianggap sebagai hub inti, yang bertanggung jawab untuk menghubungkan dan menggerakkan berbagai komponen elektronik. Namun, seperti banyak produk industri, papan sirkuit tidak dapat digunakan secara permanen, dan umur simpannya dipengaruhi oleh berbagai faktor yang memengaruhi kinerja, keandalan, dan bahkan masa pakai perangkat elektronik. Menjelajahi-pengetahuan mendalam tentang umur simpan papan sirkuit sangat penting bagi produsen perangkat elektronik, personel pemeliharaan, dan penggemar elektronik.
Analisis Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Umur Simpan
Karakteristik bahan dan proses pembuatannya
Papan sirkuit biasanya terbuat dari serat kaca, resin, dan substrat lainnya, dilapisi dengan bahan konduktif seperti kertas tembaga. Ketahanan cuaca, ketahanan panas, dan stabilitas kimia dari bahan dasar ini menjadi dasar umur simpannya. Bahan berkualitas tinggi dapat lebih menjaga kestabilan sifat fisik dan kimia saat menghadapi perubahan lingkungan seperti suhu, kelembapan, dan keasaman. Misalnya, penggunaan foil tembaga dengan kemurnian tinggi dan resin stabil dapat mengurangi laju oksidasi foil tembaga, meminimalkan pemuaian dan deformasi substrat di lingkungan lembab dan panas, sehingga memperpanjang umur papan sirkuit. Proses manufaktur juga sangat penting, mulai dari laminasi, etsa hingga perawatan permukaan papan sirkuit, presisi dan kontrol kualitas dari setiap langkah proses akan mempengaruhi kinerja awal dan tingkat penuaan selanjutnya. Kontrol tekanan dan suhu yang tidak tepat selama proses laminasi papan multi-lapisan dapat menyebabkan ikatan antarlapisan tidak mencukupi, yang mengakibatkan delaminasi seiring waktu dan memperpendek umur simpan secara signifikan.
Perbedaan proses perawatan permukaan
Proses perawatan permukaan papan sirkuit memiliki dampak yang signifikan terhadap umur simpannya. Perlakuan permukaan yang berbeda menunjukkan kinerja yang berbeda-beda dalam hal ketahanan oksidasi, ketahanan korosi, dan kemampuan las. Proses perendaman emas, karena stabilitas kimianya yang sangat baik dan ketahanan oksidasi yang kuat pada lapisan emas, dapat secara efektif mencegah oksidasi bantalan, sehingga menghasilkan umur simpan papan sirkuit yang relatif lama, umumnya hingga 12 bulan atau bahkan lebih lama. Sebaliknya, proses pengawetan organik yang dapat dilas, meskipun biayanya lebih rendah, memiliki lapisan film yang relatif tipis yang mudah teroksidasi di udara, dan umur simpannya biasanya hanya 3-6 bulan. Papan sirkuit dengan proses pelapisan perak rentan terhadap reaksi sulfurisasi lapisan perak di lingkungan tertentu, menghasilkan perak sulfida hitam, yang mempengaruhi kemampuan solder dan kinerja listrik. Umur simpannya juga harus dikontrol dengan hati-hati, umumnya sekitar 6-9 bulan.
Faktor lingkungan penyimpanan
Lingkungan penyimpanan dapat disebut sebagai "pembunuh tak terlihat" atau "pelindung" umur simpan papan sirkuit. Dari segi suhu, suhu penyimpanan yang ideal adalah antara 15-30 derajat C. Suhu yang berlebihan dapat mempercepat penuaan bahan, menyebabkan perluasan lapisan tembaga dan pelunakan substrat, yang menyebabkan peningkatan risiko korsleting antar sirkuit; Jika suhu terlalu rendah, papan menjadi rapuh dan rentan terjadi retakan selama pengangkutan dan pemasangan. Kelembapan juga merupakan faktor kunci, dan kelembapan relatif harus dikontrol antara 30% dan 70%. Di lingkungan dengan kelembapan tinggi, papan sirkuit rentan terhadap penyerapan kelembapan, menyebabkan korosi foil tembaga, karat pada sambungan solder, dan kerusakan sambungan listrik; Kelembapan yang rendah dapat dengan mudah menimbulkan listrik statis dan merusak komponen elektronik pada papan sirkuit yang sensitif terhadap listrik statis. Selain itu, jika terdapat gas korosif seperti sulfur dioksida, hidrogen sulfida, dll. di dalam ruang penyimpanan, gas tersebut akan bereaksi secara kimia dengan logam di permukaan papan sirkuit, mempercepat proses oksidasi dan korosi serta memperpendek umur simpan.
Perbedaan umur simpan berbagai jenis papan sirkuit
Perbedaan antara papan telanjang dan papan rakitan
Umur simpan papan sirkuit kosong (tanpa memasang komponen elektronik) terutama bergantung pada bahannya sendiri, proses pembuatannya, dan kondisi penyimpanannya. Dalam kondisi penyimpanan yang baik, papan telanjang yang menjalani proses perawatan permukaan konvensional seperti penyemprotan timah dan pelapisan emas umumnya memiliki umur simpan 6-12 bulan. Namun jika papan kosong diperlakukan dengan permukaan yang mudah teroksidasi seperti OSP, umur simpannya mungkin hanya 3-6 bulan. Papan sirkuit rakitan, dengan berbagai komponen elektronik yang disolder ke dalamnya, menghadirkan situasi yang lebih kompleks. Komponen elektronik juga memiliki batasan umurnya sendiri, seperti kapasitor elektrolitik. Setelah penyimpanan atau penggunaan dalam waktu lama, elektrolit dapat mengering dan nilai kapasitansi dapat menyimpang, sehingga mempengaruhi kinerja papan sirkuit secara keseluruhan. Secara umum, umur simpan papan perakitan berkisar antara 2 hingga 10 tahun, tergantung pada kualitas dan jenis komponen elektronik yang dipilih, serta frekuensi dan kondisi pengoperasian papan sirkuit.
Karakteristik Papan Sirkuit di Berbagai Bidang Aplikasi
Di bidang elektronik konsumen, papan sirkuit sering kali dibuat dari bahan biasa dan melalui proses perawatan permukaan karena sifatnya yang ringan dan berbiaya rendah. Selain itu, produk diperbarui dengan cepat, dan umur simpannya umumnya ditetapkan pada 2-5 tahun untuk memenuhi persyaratan keandalan produk selama siklus penggunaan normal. Papan sirkuit di bidang kontrol industri memerlukan keandalan yang tinggi karena pengoperasiannya yang stabil-jangka panjang di lingkungan yang kompleks dan keras. Bahan-bahan tersebut sering kali terbuat dari-bahan berkualitas tinggi dan menjalani tiga perlakuan anti air yang ketat (tahan air, tahan debu, dan anti korosi), dengan umur simpan hingga 5-10 tahun atau bahkan lebih lama. Di bidang elektronik otomotif, papan sirkuit dirancang dan diproduksi sesuai dengan standar keamanan dan daya tahan yang ketat, dengan mempertimbangkan sifat unik lingkungan otomotif (getaran, suhu tinggi dan rendah, interferensi elektromagnetik, dll.). Umur simpannya biasanya 5-8 tahun, dan sepanjang siklus hidup kendaraan, kinerja papan sirkuit harus stabil untuk memastikan keselamatan berkendara dan pengoperasian normal kendaraan.