Η IEC έχει θεσπίσει πρότυπα για την κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) χωρίς αλογόνα, αλλά τι είναι στην πραγματικότητα μια πλακέτα χωρίς αλογόνα; Τα ηλεκτρονικά προϊόντα περιέχουν ορισμένα συγκεκριμένα υλικά. Τα υλικά αυτά ενδέχεται να περιέχουν αλογόνα στο ανώτατο επιτρεπόμενο όριο. Για να κατασκευαστεί μια “πλακέτα χωρίς αλογόνα”, πρέπει να αντικατασταθούν ορισμένα υλικά ή να μειωθεί η χρήση τους στην πλακέτα. Πρέπει επίσης να αποφασίσετε πόσο αλογόνο μπορεί να παραμείνει στο κύκλωμα. Ορισμένα υποκατάστατα υλικά απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή στο σχεδιασμό, και πρέπει να το λάβετε αυτό υπόψη.
Αλογόνα σε PCB
Αν ρωτήσετε τους περισσότερους σχεδιαστές πού βρίσκονται τα αλογόνα σε ένα PCB, ίσως να μην είναι σίγουροι. Τα αλογόνα απαντώνται συνήθως σε βρωμιωμένα επιβραδυντικά φλόγας (BFR), χλωριωμένους διαλύτες και πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC). Τα αλογόνα δεν είναι πάντα επικίνδυνα σε κάθε μορφή ή σε κάθε επίπεδο. Το να κρατάτε ένα σωλήνα PVC ή να πίνετε νερό της βρύσης δεν θα προκαλέσει προβλήματα υγείας. Αλλά αν κάψετε αυτόν τον σωλήνα και εισπνεύσετε το αέριο χλώριο που απελευθερώνεται όταν το πλαστικό αποσυντίθεται, τότε είναι διαφορετική η υπόθεση. Αυτό είναι το κύριο πρόβλημα με τα αλογόνα στα ηλεκτρονικά. Μπορούν να απελευθερωθούν στο τέλος του κύκλου ζωής του PCB. Πού βρίσκονται λοιπόν τα αλογόνα σε μια πλακέτα κυκλώματος;
Όπως γνωρίζετε, το PVC χρησιμοποιείται όχι μόνο σε σωλήνες, αλλά και στη μόνωση καλωδίων, οπότε μπορεί να αποτελεί πηγή αλογόνων. Οι χλωριωμένοι διαλύτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον καθαρισμό των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Οι BFR χρησιμοποιούνται στα ελάσματα των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων για τη μείωση του κινδύνου πυρκαγιάς. Τώρα που έχουμε ελέγξει τις κύριες πηγές αλογόνων σε ένα κύκλωμα, τι πρέπει να κάνουμε;
Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος χωρίς αλογόνο
Όπως και ο κανονισμός RoHS για την απουσία μολύβδου, το πρότυπο για την απουσία αλογόνων απαιτεί από τους κατασκευαστές να χρησιμοποιούν νέα υλικά και νέες μεθόδους κατασκευής. Όπως κάθε πρότυπο που καθορίζεται από διαφορετικές ομάδες, το “χωρίς αλογόνα” έχει τα δικά του σαφή όρια. Το IEC ορίζει το «χωρίς αλογόνα» ως λιγότερο από 900 ppm χλωρίου και βρωμίου και λιγότερο από 1.500 ppm συνολικών αλογόνων. Η RoHS έχει επίσης τα δικά της όρια.
Γιατί λοιπόν οι άνθρωποι εξακολουθούν να ζητούν προϊόντα “χωρίς αλογόνα” σε εισαγωγικά; Επειδή η συμμόρφωση με το πρότυπο δεν σημαίνει πάντα ότι το PCB σας δεν περιέχει καθόλου αλογόνα. Για παράδειγμα, το IPC διαθέτει δοκιμές για την ανίχνευση αλογόνων στα PCB, και αυτές οι δοκιμές συνήθως ανιχνεύουν αλογόνα με ιοντικούς δεσμούς. Ωστόσο, τα περισσότερα αλογόνα που βρίσκονται στο ρευστό είναι συνδεδεμένα με ομοιοπολικούς δεσμούς, οπότε αυτή η δοκιμή δεν μπορεί να τα ανιχνεύσει. Αυτό σημαίνει ότι για να κατασκευάσετε μια πραγματικά χωρίς αλογόνα πλακέτα, πρέπει να υπερβείτε τα όρια του προτύπου.
Αν αναζητάτε μια συγκεκριμένη πηγή αλογόνου, μια από αυτές είναι το TBBPA, ένα συνηθισμένο BFR που χρησιμοποιείται στα ελάσματα. Για να εξαλείψετε αυτή την πηγή, πρέπει να επιλέξετε ένα έλασμα χωρίς αλογόνο, όπως ένα έλασμα με βάση τον ενεργό φώσφορο. Το ροή και το συγκολλητικό σας μπορεί επίσης να εισάγουν αλογόνα στο PCB, οπότε πρέπει επίσης να συζητήσετε με τον κατασκευαστή για πιθανά υποκατάστατα. Η χρήση νέων υλικών και νέων μεθόδων στην πλακέτα μπορεί να είναι δύσκολη, αλλά τα κυκλώματα χωρίς αλογόνο έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα. Τα PCB χωρίς αλογόνο έχουν συνήθως καλή θερμική αξιοπιστία, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πιο κατάλληλα για τη διαδικασία υψηλής θερμοκρασίας που απαιτείται για τα κυκλώματα χωρίς μόλυβδο. Επίσης, έχουν συχνά χαμηλότερη διηλεκτρική σταθερά, κάτι που βοηθά αν θέλετε να διατηρήσετε την ακεραιότητα του σήματος.
Σχεδιασμός πλακέτας χωρίς αλογόνο
Τα πλεονεκτήματα των πλακετών χωρίς αλογόνο έχουν ως αντίτιμο τη μεγαλύτερη πολυπλοκότητα, όχι μόνο στην κατασκευή, αλλά και στο σχεδιασμό. Ένα καλό παράδειγμα είναι το συγκολλητικό υλικό και το ρευστοποιητικό χωρίς αλογόνο. Οι τύποι χωρίς αλογόνο μπορούν μερικές φορές να αλλάξουν την αναλογία μεταξύ συγκολλητικού υλικού και ροής και να προκαλέσουν τη δημιουργία σφαιριδίων συγκολλητικού υλικού. Αυτό συμβαίνει όταν το συγκολλητικό υλικό σχηματίζει μια μεγάλη σφαίρα αντί να απλώνεται σε όλη την ένωση. Ένας τρόπος για να λυθεί αυτό το πρόβλημα είναι η χρήση μάσκας συγκόλλησης για να ορίσετε τα σημεία επαφής πιο καθαρά. Αυτό βοηθά στον έλεγχο της πάστας συγκόλλησης και μειώνει τα ελαττώματα.
Πολλά νέα υλικά έχουν τους δικούς τους περιορισμούς όσον αφορά το σχεδιασμό, οπότε ίσως χρειαστεί να συμβουλευτείτε τον κατασκευαστή ή να κάνετε κάποια έρευνα πριν τα χρησιμοποιήσετε. Ο αριθμός των πλακετών χωρίς αλογόνο αυξάνεται, αλλά δεν είναι ακόμα ευρέως διαδεδομένες. Θα πρέπει επίσης να επικοινωνήσετε με τον κατασκευαστή σας για να δείτε αν μπορεί να κατασκευάσει πλακέτες με υλικά χωρίς αλογόνο.
Με την πάροδο του χρόνου, φαίνεται να εντοπίζουμε όλο και περισσότερα υλικά που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή και ενδέχεται να ενέχουν κινδύνους για την υγεία. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οργανισμοί όπως ο IEC έχουν αναπτύξει πρότυπα για πλακέτες χωρίς αλογόνα. Να θυμάστε πού βρίσκονται συνήθως τα αλογόνα, όπως τα BFR, οι διαλύτες και τα μονωτικά υλικά, ώστε να γνωρίζετε τι πρέπει να αντικαταστήσετε αν χρειάζεστε μια πλακέτα χωρίς αλογόνα. Διαφορετικά πρότυπα επιτρέπουν διαφορετικά επίπεδα αλογόνων, και ορισμένα μπορεί να ανιχνεύουν ή να μην ανιχνεύουν συγκεκριμένα είδη αλογόνων. Πρέπει πρώτα να κάνετε την έρευνά σας, ώστε να γνωρίζετε πού βρίσκονται τα προβληματικά σημεία στο PCB σας. Αφού μάθετε ποια υλικά πρέπει να χρησιμοποιήσετε, είναι καλύτερο να συμβουλευτείτε τον κατασκευαστή και τον CM σας για να βρείτε τον καλύτερο τρόπο να προχωρήσετε. Ίσως χρειαστεί να προσαρμόσετε το σχέδιο ή να συνεργαστείτε με τον κατασκευαστή σε ορισμένα στάδια της παραγωγής, ώστε η πλακέτα σας να κατασκευαστεί με επιτυχία.
