Chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết về dòng nhựa Durostone dùng ngành trong pallet hàn sóng PCB. Phân tích về đặc tính chịu nhiệt, khả năng chống tĩnh điện, độ cứng, khả năng chịu tải và những thông số quan trọng khi lựa chọn vật liệu.

HIỆU ĐÚNG BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT TRƯỚC KHI GIA CÔNG DÒNG NHỰA DUROSTONE VỚI NGÀNH PALLET HÀN SÓNG

Hiện nay, trong ngành sản xuất điện tử, đặc biệt là các dây chuyền Wave Solder và Reflow Solder, thì nhựa Durostone gần như là vật liệu tiêu chuẩn không thể thiếu để có thể chế tạo Pallet hàn, đồ gá (fixture), jig và các tấm đỡ PCB.

- Nhiều người vẫn đang biết tới nhựa Durostone là loại có thể "chịu nhiệt rất cao", nhưng thực ra giá trị của vật liệu này còn nằm ở khả năng giữ được độ phẳng, giúp chống biến dạng, chống tĩnh điện và giúp duy trì độ chính xác sau hàng nghìn chu kỳ hàn.

- Chỉ cần pallet bị cong vênh vài phần mười milimet cũng có thể khiến bo mạch bị lệch vị trí, gây lỗi hàn hoặc làm giảm chất lượng sản phẩm.

* Vậy bảng thông số kỹ thuật của Durostone đang nói lên điều gì? Và đâu là sự khác biệt giữa các phiên bản tiêu chuẩn và chống tĩnh điện?

NHỰA DUROSTONE LÀ GÌ?

Dễ hiểu thì nhựa Durostone là dòng nhựa khác với PA66, PET-P hay UHMW-PE, Durostone không phải là một loại nhựa đơn lẻ.

Đây là vật liệu vật liệu composite nhiệt rắn (Thermoset Composite) được tạo thành từ:

- Sợi thủy tinh (Glass Fiber).

- Nhựa nền chịu nhiệt đặc biệt.

- Quá trình ép dưới áp suất và nhiệt độ cao.

Sau khi hoàn tất phần đông thành dạng cứng, cấu trúc phân tử liên kết chéo hoàn toàn nên vật liệu không nóng chảy khi gặp nhiệt như các loại nhựa nhiệt dẻo.

Nếu dòng nhựa PA66 hay hay dòng POM sẽ trở nên mềm dần rồi biến dạng khi nhiệt độ tăng cao, thì Durostone chỉ bắt đầu suy giảm tính chất ban đầu của nó ở mức nhiệt rất lớn.

Đây cũng là lý do vật liệu này được sử dụng trong môi trường tiếp xúc trực tiếp với thiếc nóng chảy.

Có bao nhiêu loại Durostone?

Datasheet đề cập đến ba dòng chính:

- Durostone tiêu chuẩn, có sẵn chống tĩnh điện (Anti-Static).

- Durostone chống tĩnh điện dùng cho hệ thống quang học (Anti-Static Optical).

ĐẶC TÍNH VẬT LÝ

Khối lượng riêng

* Theo datasheet: 1,9 ± 0,5 g/cm³

Đây là mức khá cao so với hầu hết các loại nhựa kỹ thuật.

Nguyên nhân là Durostone chứa hàm lượng lớn sợi thủy tinh nên mật độ vật liệu lớn hơn nhiều so với:

- Nhựa kỹ thuật PA66.

- Nhựa kỹ thuật PET-P.

- Nhựa thông dụng POM.

- Nhựa chịu mài mòn UHMW-PE.

Khoảng dao động tương đối rộng chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ sợi thủy tinh và nhựa nền của từng lô sản xuất.

* Độ hút nước: <0,18%

ĐÂY LÀ THÔNG SỐ RẤT QUAN TRỌNG.

Pallet hàn thường làm việc trong môi trường:

- Nhiệt độ cao.

- Dung môi vệ sinh.

- Flux hàn.

- Độ ẩm thay đổi liên tục.

Nếu vật liệu hút nước nhiều sẽ dễ giãn nở và làm thay đổi vị trí PCB trong quá trình hàn.

Nhờ khả năng hấp thụ nước rất thấp, Durostone duy trì kích thước ổn định ngay cả sau nhiều chu kỳ sử dụng.

ĐẶC TÍNH CƠ HỌC

1. ĐỘ BỀN UỐN

* Theo thử nghiệm uốn ba điểm: 420 MPa

Đây là một giá trị rất cao.

So với các loại nhựa kỹ thuật thông thường, Durostone có khả năng chịu uốn vượt trội.

Điều này giúp pallet không bị võng khi:

- Mang nhiều PCB.

- Chịu trọng lượng linh kiện.

- Làm việc liên tục trong lò hàn.

Khả năng giữ độ phẳng chính là yếu tố quyết định chất lượng của pallet hàn.

2. MÔ ĐUN ĐÀN HỒI

* Đo ra được khoảng: 20.000 MPa

Đây là thông số thể hiện rõ nhất sự khác biệt giữa Durostone và các loại nhựa kỹ thuật khác.

Để dễ hình dung:

- Nhựa PET-P khoảng 3.200 MPa.

- Nhựa MC Nylon khoảng 3.300 MPa.

- Còn Durostone đạt tới 20.000 MPa.

* Độ cứng rất cao giúp vật liệu này gần như không bị biến dạng khi chịu tải và nhiệt cùng lúc.

Đó là lý do vì sao Durostone luôn được lựa chọn để chế tạo:

- Làm Pallet hàn sóng.

- Làm Jig SMT.

- Làm đồ gá PCB.

- Làm Fixture kiểm tra điện tử.

3. KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT

Nhiệt độ làm việc

Thông số nổi bật nhất của Durostone là khả năng chịu nhiệt.

- Nhiệt độ làm việc liên tục: ~280°C

- Nhiệt độ chịu ngắn hạn (10–20 giây): ~385°C

Đây là mức mà hầu hết các loại nhựa kỹ thuật thông thường không thể đạt được.

Trong khi:

- Nhựa PA66 làm việc ~95°C

- Nhựa MC Nylon ~105°C

- Nhựa PET-P ~115°C

Thì nhựa Durostone vẫn hoạt động ổn định được trong môi trường hàn thiếc có nhiệt độ ~250–260°C.

* Điều này giúp pallet duy trì độ chính xác sau hàng nghìn chu kỳ hàn mà không bị cong hoặc biến dạng.

4. HỆ SỐ GIÃN NỞ NHIỆT

- Durostone tiêu chuẩn: 14 × 10⁻⁶/K

- Durostone chống tĩnh điện: 12 × 10⁻⁶/K

=> Giá trị này rất thấp.

So với dòng nhựa chịu mài mòn UHMW-PE có hệ số giãn nở khoảng 200 × 10⁻⁶/K, thì Durostone gần như giữ nguyên kích thước khi nhiệt độ thay đổi.

* Đây cũng là yếu tố cực kỳ quan trọng, trong các dây chuyền SMT yêu cầu độ chính xác cao.

5. ĐỘ DẪN NHIỆT VÀ NHIỆT DUNG RIÊNG

- Độ dẫn nhiệt: 0,25 W/(m·K)

Durostone có khả năng truyền nhiệt chậm, giúp hạn chế nhiệt truyền sang các linh kiện nằm trong vùng cắt của Pallet.

- Nhiệt dung riêng: 930 J/(kg·K)

Điều này giúp pallet hấp thụ và phân bố nhiệt ổn định hơn trong suốt chu trình hàn, giảm hiện tượng sốc nhiệt cục bộ.

6. ĐẶC TÍNH ĐIỆN

* Đây là phần tạo nên sự khác biệt giữa các cấp vật liệu hiện nay.

6.1 Điện trở bề mặt

- Hai dòng chống tĩnh điện có điện trở bề mặt: 10⁶ – 10⁹ Ω

Khoảng điện trở này cho phép vật liệu:

- Giúp tiêu tán điện tích tĩnh.

- Hạn chế tích điện khi sử dụng.

- Bảo vệ linh kiện điện tử nhạy cảm.

Đối với các dây chuyền SMT hiện đại, đây gần như là yêu cầu bắt buộc.

Ngược lại, dòng nhựa Durostone tiêu chuẩn không được thiết kế để kiểm soát tĩnh điện nên chỉ phù hợp với các ứng dụng không yêu cầu ESD.

6.2 Dòng Optical Anti-Static có gì đặc biệt?

Ngoài khả năng chống tĩnh điện tốt, với phiên bản Optical còn được tối ưu về màu sắc và bề mặt để tương thích với:

- Camera AOI.

- Vision System.

- Các thiết bị định vị tự động.

Bề mặt đồng đều giúp cảm biến nhận diện điểm chuẩn (Fiducial) trở nên chính xác hơn trong quá trình sản xuất.

7. ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA VẬT LIỆU

Datasheet cung cấp nhiều thông số quan trọng đối với quá trình gia công.

Độ dày tiêu chuẩn:

- T2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 20mm…+5mm

(Dòng Durostone này chỉ có dạng tấm chứ không có dạng thanh).

Những thông số về kích thước nên yêu cầu thêm từ nhà cung cấp

Mặc dù datasheet đã khá đầy đủ, vẫn còn một số thông tin nên được xác nhận trước khi lựa chọn vật liệu cho các ứng dụng đặc biệt:

Cấp chống cháy

Datasheet chưa đề cập đến tiêu chuẩn như:

- UL94 V-0

- UL94 V-1

- UL94 HB

Nếu thiết bị phải đáp ứng tiêu chuẩn an toàn cháy nổ thì đây là thông số cần yêu cầu.

Khả năng cách điện

Nên yêu cầu thêm:

- Độ bền điện môi.

- Điện trở suất thể tích.

Đặc biệt khi pallet hoặc đồ gá đồng thời đóng vai trò cách điện trong quá trình sản xuất.

Khả năng kháng hóa chất

Durostone thường xuyên tiếp xúc với:

- Flux hàn.

- Dung môi vệ sinh.

- Chất tẩy rửa.

Vì vậy nên yêu cầu bảng kháng hóa chất để đánh giá tuổi thọ vật liệu trong môi trường thực tế.

Độ phát thải khí (Outgassing)

Đối với các dây chuyền điện tử có yêu cầu độ sạch cao hoặc sản xuất trong môi trường kiểm soát, dữ liệu về Outgassing sẽ giúp đánh giá nguy cơ ảnh hưởng đến linh kiện và chất lượng mối hàn.

Thông số riêng của dòng Optical

Mỗi nhà sản xuất có thể định nghĩa "Optical Grade" khác nhau.

Do đó, nên yêu cầu mô tả chi tiết về:

- Màu sắc.

- Độ phản xạ bề mặt.

- Khả năng tương thích với hệ thống AOI hoặc Vision.

Kết luận

Nhựa Durostone là vật liệu chuyên dụng được phát triển cho các ứng dụng mà phần lớn nhựa kỹ thuật thông thường không thể đáp ứng, đặc biệt là trong ngành điện tử và sản xuất PCB. Với khả năng chịu nhiệt liên tục đến 280°C, chịu ngắn hạn 385°C, độ cứng rất cao, độ bền uốn lớn và khả năng giữ kích thước ổn định, Durostone là lựa chọn hàng đầu để chế tạo pallet hàn sóng, jig SMT và fixture chính xác.

Khi lựa chọn vật liệu, yếu tố cần cân nhắc nhất không phải là độ cứng hay khả năng chịu nhiệt vì cả ba dòng đều đáp ứng rất tốt, mà là yêu cầu chống tĩnh điện. Đối với hầu hết các dây chuyền sản xuất điện tử hiện nay, phiên bản Durostone Anti-Static hoặc Anti-Static Optical sẽ là lựa chọn phù hợp hơn, giúp bảo vệ linh kiện khỏi hiện tượng phóng tĩnh điện và nâng cao độ ổn định trong quá trình sản xuất.