Twój wiodący producent płytek PCB bezhalogenowych w Chinach

Jednak podłoże wykorzystujące element halogenowy podczas spalania wytwarza dioksyny.

Z tego powodu od dawna wymagana jest technologia bezhalogenowa, ale ze względu na trudności w produkcji wielu producentów nie przyjęło jej w pełni, szczególnie w przypadku produktów o dużej gęstości montażu komponentów.

Bromowane środki zmniejszające palność były od dawna stosowane w produkcji płytek obwodów drukowanych.

Chociaż dostawcy PCB bezhalogenowych opracowali pewne alternatywy bezhalogenowe.

Wpływ tych alternatyw na proces montażu jest nadal niepewny.

Od czasu wprowadzenia materiałów bezhalogenowych, choć bezhalogenowych zajmują 10% rynku laminatów.

Branży wciąż brakuje doświadczenia produkcyjnego, aby zdefiniować proces montażu i okno niezawodności.

Płytka bezhalogenowa

W przypadku płytek bezhalogenowych będziemy mieli krótkie wprowadzenie i przedstawimy kilka podstawowych pojęć.

Jeśli słyszałeś o określeniu „bezhalogenowa płytka PCB” i chcesz dowiedzieć się więcej, to dobrze trafiłeś. Dzielimy się historią związaną z tą płytką drukowaną.

Poznaj fakty dotyczące halogenów w PCB, halogenów w ogóle oraz wymagań dotyczących terminu „bezhalogenowy”. Zbadaliśmy również zalety bezhalogenowego.

Aby spełnić wymagania dla PCB bezhalogenowych, zawartość halogenu zawartego w obwodzie nie może przekraczać określonej ilości, a jego zawartość jest wyrażona w częściach na milion (ppm).

Halogeny mają wiele zastosowań w odniesieniu do PCB.

Chlor jest stosowany jako powłoka uniepalniająca lub ochronna do przewodów z polichlorku winylu (PVC).

Jest również używany jako rozpuszczalnik do opracowywania półprzewodników lub czyszczenia chipów komputerowych.

Brom może być stosowany jako środek zmniejszający palność do ochrony elementów elektrycznych lub sterylizacji elementów.

Międzynarodowa Komisja Elektrochemiczna (IEC) ustaliła normę na całkowitą zawartość halogenów 1,500 ppm, ograniczając stosowanie halogenów. Limity dla chloru i bromu wynoszą 900 ppm.

Jeśli zastosujesz się do Restriction of Hazardous Substances (RoHS), limit ppm jest taki sam.

Należy pamiętać, że na rynku istnieją różne normy dotyczące halogenów.

Ponieważ produkcja bezhalogenowa nie jest wymogiem prawnym, dopuszczalne poziomy ustalane przez niezależne podmioty (takie jak producenci) mogą się różnić.

W tym miejscu należy zauważyć, że trudno jest znaleźć prawdziwą płytkę drukowaną bezhalogenową.

Na płytce drukowanej może znajdować się niewielka ilość halogenu, a związki te mogą być ukryte w nieoczekiwanych miejscach.

Rozwińmy kilka przykładów. Dopóki zielone podłoże nie zostanie usunięte z maski lutowniczej, zielona płytka drukowana nie jest bezhalogenowa.

Żywica epoksydowa, która pomaga chronić PCB, może zawierać chlor. Halogeny mogą być również ukryte w składnikach, takich jak klej do szkła, środki zwilżające i utwardzające oraz przyspieszacze żywiczne.

Należy również zdawać sobie sprawę z potencjalnych pułapek stosowania materiałów bezhalogenowych.

PCB bezhalogenowe

Na przykład brak halogenu wpłynie na stosunek lutowia do topnika, powodując zarysowania.

Pamiętaj, że takie problemy niekoniecznie muszą być przezwyciężone.

Prostym sposobem na uniknięcie zarysowań jest użycie soldermaski (zwanej także solder Resistance) do zdefiniowania padu.

Bardzo ważna jest współpraca ze znanymi producentami PCB, aby zapewnić przejrzystość zawartości halogenów w PCB.

Chociaż są rozpoznawane, nie każdy producent ma obecnie możliwość produkowania tych płytek drukowanych.

Jednak teraz, gdy znasz już lokalizację halogenów i ich przeznaczenie, możesz określić wymagania.

Być może będziesz musiał ściśle współpracować z producentem, aby określić najlepszy sposób na uniknięcie niepotrzebnych halogenów.

Chociaż uzyskanie PCB w 100% bezhalogenowej może być wyzwaniem, nadal można wytwarzać PCB o akceptowalnych poziomach zgodnie z przepisami IEC i RoHS.

Chociaż halogeny odgrywają istotną rolę w strukturze PCB, mają one wadę, którą trudno zignorować: toksyczność. Tak, te substancje są funkcjonalnymi środkami zmniejszającymi palność i bakteriobójczymi, ale ich koszt jest wysoki.

Tu winowajcą jest chlor i brom. Narażenie na którąkolwiek z tych substancji chemicznych może powodować nieprzyjemne objawy, takie jak nudności, kaszel, podrażnienie skóry i niewyraźne widzenie.

Przy obchodzeniu się z PCB zawierającymi halogeny jest mało prawdopodobne, aby wystąpiło niebezpieczne narażenie.

Niemniej jednak, jeśli płytka PCB zapali się i zacznie wydzielać dym, można spodziewać się tych niekorzystnych skutków ubocznych.

Jeśli składniki zawierające chlor zostaną zmieszane z węglowodorami, będą wytwarzać dioksyny, śmiertelnie rakotwórcze.

Niestety, ze względu na ograniczone zasoby, które mogą bezpiecznie poddać recyklingowi PCB, niektóre kraje mają tendencję do niewłaściwej utylizacji.

PCB bezhalogenowe

Dlatego niewłaściwe obchodzenie się z PCB o wysokiej zawartości chloru jest niebezpieczne dla ekosystemu.

Spalenie tych gadżetów w celu ich wyeliminowania (co się zdarza) może spowodować uwolnienie dioksyn do środowiska.

Europejska historia materiałów bezhalogenowych jest długa i nie zawsze pełna sukcesów.

Pierwsze próby oddzielenia się od TBBPA jako środka zmniejszającego palność podjęto na początku lat 1990-tych.

Zgodnie z IEC 61249-2-21: Definicja „bezhalogenowy” ma zastosowanie, co następuje:

• Maksymalnie 900 ppm chloru
• Maksymalnie 900 ppm bromu
• Ogółem maksymalnie 1500 ppm halogenu

Oznacza to, że materiały bezhalogenowe wykorzystują głównie fosfor, azot i ATH jako bezhalogenowe środki zmniejszające palność.

Obecnie nowoczesne materiały podstawowe są klasyfikowane zgodnie z następującą klasyfikacją UL, która również wyraża fakt, że materiał podstawowy różni się w normalizacji.

FR 4.0 – wypełniony i niewypełniony żywica epoksydowa systemy Tg 135 – 200 TBBPA.

FR 4.1 - wypełnione i niewypełnione systemy żywic epoksydowych Tg 135 - 200 bezhalogenowe

Na dwa lata wprowadzono nową dodatkową klasyfikację:

FR 15.0 - systemy żywic epoksydowych z wypełnieniem TBBPA RTI 150 ° C

FR 15.1 - systemy żywic epoksydowych z wypełnieniem bezhalogenowy RTI 150 ° C

Zastąpienie uniepalniacza TBBPA bezhalogenowymi uniepalniaczami wiąże się z innymi właściwościami chemicznymi systemów żywic.

Energia wiązania systemu żywic znacznie wzrasta i służy jako podstawa do poprawy właściwości termicznych materiałów bezhalogenowych.

Ta zwiększona energia wiązania poprawia również problem adhezji do tkaniny szklanej, co z kolei ma pozytywny wpływ na wydajność CAF.

Na wykładzie zostaną przedstawione różne przykłady ulepszonych właściwości, takich jak stabilność cieplna i zachowanie CAF w małych HW-HW, które zostały sprawdzone w praktyce.

Alternatywne „zielone” obwody drukowane: bezhalogenowe, trudnopalne obwody drukowane

Prawie 77% płytek obwodów drukowanych produkowanych w Europie zawiera substancje, które po spaleniu prowadzą do substancji niebezpiecznych dla zdrowia.

Procesy produkcyjne z użyciem polisiloksanu są rozwiązaniami akceptowalnymi ekologicznie, ponieważ nie emitują żadnych niebezpiecznych substancji i w niewielkim stopniu zanieczyszczają środowisko.

Dotychczas tylko trzy bezhalogenowe, ognioodporne płytki drukowane zostały ekonomicznie wdrożone przez producentów, ale wymagają one środków zmniejszających palność zawierających fosfor i azot, aby spełnić przepisy UL dotyczące ochrony przeciwpożarowej.

Z kolei na rynku dostępny jest tylko jeden materiał, a wysoka cena uniemożliwia szerokie zastosowanie.

Jako ekologiczny, ale i bardzo drogi materiał bezhalogenowy, który podążając za obecnym trendem w rozwoju produktów elektronicznych, spełnia również jeszcze wyższe wymagania techniczne, jedyną alternatywą jest ceramika.

Przedstawione tu koncepcje oparte na materiale organicznym polisiloksanie można rozumieć jako korzystne ekologicznie, technologiczne powiązanie FR4 z ceramiką.

Polisiloksan jako materiał bazowy

Polisiloksan jest używany jako ekologicznie i ekonomicznie zoptymalizowana alternatywa dla termoutwardzalnych materiał płytki drukowanej;, który może być stosowany w postaci folii lub płyt jako nieszkodliwy materiał nośny do zespołów elektronicznych.

Polisiloksan należy do grupy silikonów z wypełniaczem w postaci tlenku glinu.

Ten przewodzący ciepło i stabilny temperaturowo materiał łączy się w konstrukcji przekładkowej z metalowym materiałem nośnym, dzięki czemu można wytwarzać niedrogie, miniaturowe zespoły, zwłaszcza w zakresie mocy.

Dzięki odpowiedniej zasadzie konstrukcyjnej, takiej jak stabilizacja elastycznych płytek drukowanych za pomocą spienionego polipropylenu (zasada EPAC), uzyskuje się bardzo wytrzymałe mechanicznie konstrukcje. Metal służy również jako płyta chłodząca.

W połączeniu z technologią druku dodatkowe wielowarstwowe a komponenty, takie jak kondensatory, cewki i rezystory, mogą być wdrażane w opłacalny sposób.

Podstawową koncepcję można przedstawić w opracowaniu dotyczącym ekologicznie zoptymalizowanej elektroniki telewizyjnej.

Cała obudowa telewizora została nałożona na wolną od zanieczyszczeń, przewodzącą ciepło, automatycznie przetwarzaną (z rolki na rolkę) i bezproblemową folię siloksanową nadającą się do recyklingu.

Elementy pasywne zostały zintegrowane za pomocą druku pastą polimerową, oszczędzając zasoby i koszty.

W realizowanym tutaj prototypie wydrukowano w ten sposób 120 elementów. W tym celu jednak najpierw trzeba było określić pastę lub system klejący.

Zalety techniczne produkcji

Zaletą stosowania materiałów elastycznych, w przeciwieństwie do innych koncepcji, takich jak stosowanie formowanych wtryskowo nośników obwodów, jest to, że nie pociągają one za sobą wyjścia ze znanych struktur produkcyjnych. Znajduje to odzwierciedlenie w kosztach, zwłaszcza w przypadku produktów o dużej objętości, a tym samym upraszcza zmianę lub użycie. Między innymi obwody wielowarstwowe mogą być również niedrogie wytwarzane za pomocą przewodzącego drukowania pasty. Ogólne korzyści można podsumować w następujący sposób:

• Możliwa jest produkcja typu roll-to-roll
• Wysoki stopień automatyzacji produkcji
• Korzystne właściwości termiczne
• Integracja komponentów w nośniku
• Niedrogie materiały i technologia produkcji
• Dobre właściwości EMC
• Zmniejszona różnorodność materiałów
• Oszczędność montażu komponentów
• Oszczędność materiału (objętość i waga)
• Materiały o niskiej emisji zanieczyszczeń

Dalsze badania nad bezhalogenowymi, zmniejszającymi palność obwodami drukowanymi na bazie siloksanu do przyszłych produktów elektronicznych

Chociaż produkty zostały już zrealizowane przy obecnym stanie rozwoju tej technologii, konieczne są dodatkowe prace badawcze w celu zoptymalizowanej pod względem kosztów produkcji na dużą skalę.

Kolejne inwestycje realizowane są przy pomocy środków publicznych i we współpracy ze znanymi firmami przy różnych śledztwach.

Przykłady obejmują obróbkę laserową i mikrostrukturyzację, miejscowe usztywnianie oraz niedawno zatwierdzony wspólny projekt „Bezhalogenowe, ognioodporne płytki drukowane na bazie siloksanu do przyszłych produktów elektronicznych”, który dotyczy rozwoju i produkcji sztywnych płytek drukowanych ten sam materiał co istniejące folie.

Materiał bezhalogenowy nie tylko do dużych projektów

W projektach budowlanych, takich jak budynki użyteczności publicznej, lotniska, szpitale, przedszkola, hale wystawowe, stadiony, ratusze, aby wymienić tylko kilka przykładów, gdzie obszerne wyposażenie PCB układane jest na stojakach kablowych w zagłębieniach sufitowych lub w kanałach kablowych, materiały bezhalogenowe są teraz wymagane.

Stosowanie PCB bezhalogenowych jest zwykle określone w specyfikacji w ofercie.

Uwalnianie toksycznych gazów miałoby również fatalne konsekwencje dla statków, samolotów i pociągów, dlatego materiały bezhalogenowe są tutaj obowiązkowe.

W rzeczywistości wszędzie tam, gdzie są ludzie, materiały powinny stanowić jak najmniejsze ryzyko w przypadku pożaru.

Są to biura, gabinety lekarskie, sklepy detaliczne i wreszcie prywatne mieszkania. Istniejące instalacje elektryczne nie stanowią największego potencjalnego zagrożenia w przypadku pożaru, ponieważ są zwykle ukryte.

Cena jest wyższa niż w przypadku zwykłych płytek drukowanych zawierających halogeny.

Różnica kosztów jest rozpatrywana tylko z ekonomicznego punktu widzenia.

Jednak producenci SMT łatki wciąż stoją przed bardziej krytycznym wyzwaniem: na wiercenie PCB duży wpływ mają właściwości fizyczne materiału, podczas gdy twardość materiałów bezhalogenowych jest zwykle wyższa.

Podobnie szacuje się, że żywotność wiertła zostanie w związku z tym skrócona o około 25%.

Nie jest to wcale nieistotne, ponieważ z tego powodu możliwe jest, że bezhalogenowe PCB będą kosztować wyższe koszty produkcji.

W przypadku sprzedaży do zakładu montażowego koszt ten zostanie odzwierciedlony w cenie sprzedaży produktu.

Najczęstsze związki stosowane w PCB

W tej sekcji wymieniono niektóre związki chemiczne powszechnie stosowane w produkcji PCB oraz ich wpływ na życie ludzkie.

Chlorek miedzi: Ta substancja chemiczna jest używana jako roztwór do trawienia w PCB. Kiedy osoba pociera oczy po ich dotknięciu, chlorek miedzi może powodować poważne podrażnienie oczu.

Chlorek cynku: Chlorek cynku jest stosowany jako topnik w płytkach drukowanych. Ta substancja chemiczna może powodować problemy z oczami, problemy z oddychaniem i może wpływać na serce i płuca. Wdychanie chlorku cynku może powodować obrzęk płuc i poważne problemy żołądkowe.

Sulfaminian kobaltu: Sulfaminian kobaltu jest stosowany do galwanizacji obwodów drukowanych, który może powodować podrażnienia skóry i oczu.

Brom: Brom jest stosowany jako środek zmniejszający palność PCB. Wysoki poziom bromu może powodować podrażnienia skóry, oparzenia, zawroty głowy i bóle głowy.

Chlor: Do produkcji PCB wykorzystywane są różne materiały na bazie chloru. Regularne narażenie na tę substancję chemiczną może powodować łzawienie, nudności, bóle głowy, podrażnienie skóry, oparzenia i zawroty głowy. Ponadto obchodzenie się z bromowymi, chlorowymi lub halogenowymi PCB staje się trudne, ponieważ podczas spalania wytwarzają one toksyczne opary.

 Prowadzić: Ołów jest używany jako topnik w PCB. Cyna-ołów służy do zapobiegania utlenianiu w obwodach miedzianych. Ołów wytwarza toksyczne opary podczas procesu lutowania i może powodować problemy z oddychaniem i inne poważne problemy zdrowotne.

W branży płytek drukowanych (PCB) wiatr bezhalogenowej płytki drukowanej wieje mocno. Związki halogenowe, takie jak brom, są szeroko stosowane w Surowce PCB i materiały pomocnicze,.

Ale tracą swoje miejsce z powodu zaostrzania przepisów dotyczących stosowania szkodliwych substancji w produktach elektronicznych w krajach rozwiniętych, takich jak Europa i Stany Zjednoczone.

Przemysł PCB również idzie w parze z deklaracją „wolnego halogenu”, aby zapobiec czynnikom, które mogą być regulowane przez producentów elektroniki i telefonów komórkowych.

Począwszy od telefonów komórkowych o prostym procesie produkcyjnym, „bezhalogenowe” jest obecnie uznawane za konieczność, a nie opcję w innych produktach.

Każdego roku przemysł elektroniczny wymaga, aby coraz mniejsze i gęstsze płytki drukowane (PCB) w podzespołach elektronicznych i mikroelektronicznych (miniaturyzacja) działały w bardziej agresywnych i trudnych warunkach.

Zobaczysz wielką sprawę z bezhalogenowym, jak poniżej wideo:

W ostatnich latach przejście na materiały bezhalogenowe (materiały niezawierające halogenu) było promowane ze względu na rosnącą świadomość kwestii środowiskowych.

Halogen w materiale można zmierzyć metodą chromatografii oporowej z ogrzewaniem rezystancyjnym w rurze kwarcowej.

Na przykład, możesz wyjąć płytkę elektroniczną zamontowaną w telefonie komórkowym, komputerze osobistym (nowy model) lub komputerze osobistym (stary model) i sprawdzić, czy ma płytkę bezhalogenową.

• Przykłady zastosowań
• CFRP zawierał analizę halogenów
• Żywica / ceramika zawierała analizę halogenów
• Materiał lutowniczy zawierał analizę halogenów
• RPF zawierał analizę halogenów

Powiązane normy

◆ Japońskie Stowarzyszenie Obwodów Elektronicznych (JPCA): JPCA-ES0206, JPCA-HCL21

◆ Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC): IEC61249-2-21

◆ Amerykańskie Stowarzyszenie Obwodów Elektronicznych (IPC): IPC4101B

W ostatnich latach wzrasta zapotrzebowanie klientów na produkty przyjazne dla środowiska. W Europie dyrektywa RoHS została wdrożona w Europie i istnieje pilna potrzeba, aby producenci PCB zareagowali na środowisko.

Skoro znasz już fakty, po co używać PCB bezhalogenowej?

Główną zaletą jest to, że są mniej toksycznymi alternatywami dla alternatyw wypełnionych halogenem.

Nadaj priorytet bezpieczeństwu Ciebie, Twoich techników i tych, którzy będą obsługiwać płytkę drukowaną, wystarczająco dużo, aby rozważyć użycie płytki drukowanej.

Ponadto ryzyko środowiskowe jest znacznie mniejsze w porównaniu z urządzeniami zawierającymi dużą ilość takich niebezpiecznych chemikaliów.

Zwłaszcza na obszarach, gdzie nie są dostępne najlepsze praktyki recyklingu PCB, niższa zawartość halogenów zapewnia bezpieczniejszą utylizację.

W dynamicznie rozwijającej się erze technologicznej konsumenci stają się coraz bardziej świadomi toksyn w swoich produktach, a ich zastosowania są niemal nieograniczone – najlepiej, aby elektronika samochodowa, telefony komórkowe i inne urządzenia, z którymi utrzymujemy bliski kontakt, nie zawierały halogenów.

Jednak zmniejszona toksyczność nie jest jedyną zaletą: mają również zalety wydajnościowe.

Te płytki drukowane zwykle wytrzymują wysokie temperatury i dlatego doskonale nadają się do obwodów bezołowiowych. Ponieważ ołów jest kolejnym związkiem, którego większość przemysłów stara się unikać, możesz zabić dwie pieczenie na jednym ogniu.

Bezhalogenowe materiały izolacyjne PCB mogą być tanie i skuteczne w przypadku jednorazowych produktów elektronicznych.

Wreszcie, ze względu na niską stałą dielektryczną dostarczaną przez te płytki drukowane, łatwiej jest zachować integralność sygnału.

Każdy z nas powinien dążyć do podnoszenia świadomości w celu ograniczenia możliwych do uniknięcia zagrożeń w ważnych urządzeniach, takich jak PCB.

Chociaż prawo nie przewiduje jeszcze bezhalogenowych PCB, oznacza to, że odpowiednie organizacje pracują nad stopniowym zaprzestaniem stosowania tych szkodliwych związków.

Wraz z planowanym uruchomieniem system komunikacji mobilnej piątej generacji „5G” w przyszłości oczekuje się, że transmisja danych będzie miała jeszcze większą przepustowość i większą prędkość.

W takich okolicznościach wielowarstwowe materiały płytek drukowanych, które odgrywają centralną rolę w serwerach i routerach obsługujących systemy szkieletowe sieci komunikacyjnych, muszą zawierać materiały PCB bezhalogenowe.

To z punktu widzenia otoczenia oprócz dużej pojemności i szybkiej transmisji.

Profesjonalni producenci płytek PCB bezhalogenowych skomercjalizowali materiał podłoża do urządzeń infrastruktury komunikacyjnej, który jest bezhalogenowy.