IEC har fastsat halogenfrie standarder for printkortproducenter, men hvad er et halogenfrit printkort egentlig? Elektroniske produkter indeholder nogle specifikke materialer. Disse materialer kan indeholde halogener på det højest tilladte niveau. For at skabe et “halogenfrit printkort” skal du udskifte nogle materialer eller reducere brugen af dem på kortet. Du skal også beslutte, hvor meget halogen der må være i kredsløbet. Nogle erstatningsmaterialer kræver særlig designpleje, og det skal du også tænke på.
Halogener i PCB'er
Hvis du spørger de fleste designere, hvor halogener findes i et PCB, er de måske ikke sikre. Halogener findes normalt i bromerede flammehæmmere (BFR'er), klorerede opløsningsmidler og polyvinylklorid (PVC). Halogener er ikke altid farlige i alle former eller på alle niveauer. At holde et PVC-rør eller drikke vand fra hanen vil ikke give sundhedsproblemer. Men hvis du brænder røret og indånder den klorgas, der frigives, når plasten nedbrydes, er det en anden sag. Det er det største problem med halogener i elektronik. De kan frigives i slutningen af PCB'ens livscyklus. Så hvor finder man halogener i et printkort?
Som du ved, bruges PVC ikke kun i rør, men også i ledningsisolering, så det kan være en kilde til halogener. Klorerede opløsningsmidler kan bruges til at rengøre PCB'er under fremstillingen. BFR'er bruges i PCB-laminater for at mindske risikoen for brand. Nu hvor vi har tjekket de vigtigste kilder til halogener i et kredsløb, hvad skal vi så gøre?
Halogenfri PCB
Ligesom RoHS-reglen om blyfrihed beder den halogenfri standard CM om at bruge nye materialer og nye fremstillingsmetoder. Som enhver standard, der er fastsat af forskellige grupper, har “halogenfri” sine egne klare grænser. IEC definerer halogenfrihed som mindre end 900 ppm klor og brom og mindre end 1.500 ppm halogener i alt. RoHS har også sine egne grænser.
Så hvorfor spørger folk stadig efter “halogenfri” i anførselstegn? Fordi opfyldelse af standarden ikke altid betyder, at dit printkort slet ikke indeholder halogener. IPC har f.eks. tests til at påvise halogener i PCB'er, og disse tests påviser normalt ionbundne halogener. Men de fleste halogener, der findes i flux, er kovalent bundet, så denne test kan ikke opdage dem. Det betyder, at man skal gå længere end standarden for at lave et virkelig halogenfrit print.
Hvis du leder efter en specifik halogenkilde, er en af dem TBBPA, en almindelig BFR, der bruges i laminater. For at fjerne denne kilde skal du specificere et halogenfrit laminat, f.eks. et aktivt fosforbaseret laminat. Din flux og dit loddetin kan også bringe halogener ind i printkortet, så du skal også tale med CM om mulige erstatninger der. Det kan være svært at bruge nye materialer og nye metoder på printet, men halogenfri kredsløb har nogle fordele. Halogenfrie printkort har normalt en god termisk pålidelighed, hvilket betyder, at de er bedre egnet til den højtemperaturproces, der er nødvendig for blyfrie kredsløb. De har også ofte en lavere dielektrisk konstant, hvilket hjælper, hvis man ønsker at bevare signalintegriteten.
Halogenfrit kortdesign
Fordelene ved halogenfri tavler kommer på bekostning af mere kompleksitet, ikke kun i produktionen, men også i designet. Et godt eksempel er halogenfrit loddetin og flusmiddel. Halogenfri typer kan nogle gange ændre forholdet mellem loddemetal og flusmiddel og forårsage loddeperler. Det er, når loddetinnet danner en stor kugle i stedet for at sprede sig på tværs af samlingen. En måde at løse dette på er at bruge loddemaske til at definere puderne mere tydeligt. Det hjælper med at kontrollere loddepastaen og reducerer fejlene.
Mange nye materialer har deres egne designgrænser, så det kan være nødvendigt at tjekke med producenten eller lave lidt research, før du bruger dem. Antallet af halogenfrie printkort vokser, men de er stadig langt fra almindelige. Du bør også tale med din CM for at se, om de kan lave printkort med halogenfrie materialer.
Med tiden synes vi at finde flere og flere materialer i dagligdagen, som kan udgøre en sundhedsrisiko. Derfor har grupper som IEC udviklet standarder for halogenfri tavler. Husk, hvor halogener normalt findes, f.eks. i BFR'er, opløsningsmidler og isoleringsmaterialer, så du ved, hvad du skal udskifte, hvis du har brug for en halogenfri printplade. Forskellige standarder tillader forskellige halogenniveauer, og nogle kan måske eller måske ikke registrere visse typer halogener. Du er nødt til at lave din research først, så du ved, hvor problemområderne er i dit printkort. Når du ved, hvilke materialer du skal bruge, er det bedst at tjekke med din producent og CM for at finde den bedste vej frem. Det kan være nødvendigt at justere designet eller arbejde sammen med CM'en om nogle produktionstrin, så dit printkort kan blive bygget med succes.
