IEC استانداردهای بدون هالوژن را برای سازندگان PCB تعیین کرده است، اما واقعاً PCB بدون هالوژن چیست؟ محصولات الکترونیکی حاوی برخی مواد خاص هستند. این مواد ممکن است تا بالاترین سطح مجاز حاوی هالوژن باشند. برای ساخت یک “PCB بدون هالوژن”، باید برخی مواد را جایگزین کنید یا مصرف آنها را روی برد کاهش دهید. همچنین باید تصمیم بگیرید که چه مقدار هالوژن میتواند در مدار باقی بماند. برخی از مواد جایگزین نیاز به توجه ویژه در طراحی دارند و باید به این موضوع نیز فکر کنید.
هالوژنها در PCBها
اگر از اکثر طراحان بپرسید هالوژنها در یک برد مدار چاپی (PCB) کجا یافت میشوند، ممکن است مطمئن نباشند. هالوژنها معمولاً در بازدارندههای حریق برومدار (BFRها)، حلالهای کلرینهشده و پلیوینیل کلراید (PVC) یافت میشوند. هالوژنها همیشه در هر شکلی یا در هر سطحی خطرناک نیستند. نگهداشتن یک لوله PVC یا نوشیدن آب لولهکشی باعث مشکلات سلامتی نمیشود. اما اگر آن لوله را بسوزانید و گاز کلر آزادشده هنگام تجزیه پلاستیک را استنشاق کنید، موضوع متفاوت است. این مشکل اصلی هالوژنها در الکترونیک است. آنها میتوانند در پایان چرخه عمر برد مدار چاپی آزاد شوند. پس هالوژنها در کجا در یک برد مدار چاپی یافت میشوند؟
همانطور که میدانید، PVC نه تنها در لولهها بلکه در عایقکشی سیمها نیز استفاده میشود، بنابراین میتواند منبعی از هالوژنها باشد. حلالهای کلرینهشده میتوانند در حین تولید PCBها برای تمیز کردن آنها مورد استفاده قرار گیرند. BFRها در لمینتهای PCB برای کاهش خطر آتشسوزی به کار میروند. حالا که منابع اصلی هالوژنها در یک مدار را بررسی کردیم، چه باید بکنیم؟
برد مدار چاپی بدون هالوژن
مانند قانون بدون سرب RoHS، استاندارد بدون هالوژن از تولیدکننده قطعات (CM) میخواهد از مواد جدید و روشهای تولید جدید استفاده کند. مانند هر استانداردی که توسط گروههای مختلف تعیین میشود، “بدون هالوژن” محدودیتهای مشخص خود را دارد. IEC «بدون هالوژن» را کمتر از ۹۰۰ قسمت در میلیون کلر و برم و کمتر از ۱۵۰۰ قسمت در میلیون کل هالوژنها تعریف میکند. RoHS نیز محدودیتهای خاص خود را دارد.
پس چرا مردم هنوز “بدون هالوژن” را داخل گیومه میپرسند؟ چون مطابقت با استاندارد همیشه به این معنا نیست که PCB شما اصلاً هالوژن ندارد. برای مثال، IPC آزمایشهایی برای تشخیص هالوژنها در PCBها دارد و این آزمایشها معمولاً هالوژنهای پیوند یونی را شناسایی میکنند. اما بیشتر هالوژنهای موجود در فلوکس بهصورت پیوند کووالانسی هستند، بنابراین این آزمایش قادر به شناسایی آنها نیست. این بدان معناست که برای ساخت یک برد واقعاً بدون هالوژن، باید فراتر از استاندارد عمل کنید.
اگر به دنبال یک منبع هالوژن خاص هستید، یکی از آنها TBBPA است، یک BFR رایج در لمینیتها. برای حذف این منبع، باید لمینیتی بدون هالوژن، مانند لمینیت مبتنی بر فسفر فعال، مشخص کنید. فلکس و قلعکاری شما نیز ممکن است هالوژنها را وارد PCB کند، بنابراین باید با تولیدکننده برد (CM) درباره جایگزینهای ممکن در این زمینه نیز صحبت کنید. استفاده از مواد و روشهای جدید روی برد میتواند دشوار باشد، اما مدارهای بدون هالوژن برخی مزایا دارند. PCBهای بدون هالوژن معمولاً قابلیت اطمینان حرارتی خوبی دارند، به این معنی که برای فرآیند دمای بالا مورد نیاز برای مدارهای بدون سرب مناسبتر هستند. آنها همچنین اغلب ضریب دیالکتریک کمتری دارند که در صورت تمایل به حفظ یکپارچگی سیگنال کمک میکند.
طراحی برد بدون هالوژن
مزایای بردهای بدون هالوژن به قیمت پیچیدگی بیشتر تمام میشود، نه تنها در تولید، بلکه در طراحی نیز. یک مثال خوب، قلع و فلاکس بدون هالوژن است. انواع بدون هالوژن گاهی میتوانند نسبت بین قلع و فلاکس را تغییر داده و باعث ایجاد گلوله قلع شوند. در این حالت قلع بهجای پخش شدن در سراسر اتصال، یک گلوله بزرگ تشکیل میدهد. یکی از راههای حل این مشکل استفاده از ماسک قلع برای مشخصتر کردن پدها است. این کار به کنترل خمیر قلع کمک کرده و نقصها را کاهش میدهد.
بسیاری از مواد جدید محدودیتهای طراحی خاص خود را دارند، بنابراین ممکن است لازم باشد قبل از استفاده با سازنده مشورت کنید یا تحقیقاتی انجام دهید. تعداد بردهای بدون هالوژن در حال افزایش است، اما هنوز تا رایج شدن فاصله زیادی دارند. همچنین باید با مدیر پروژه خود صحبت کنید تا ببینید آیا میتوانند PCBها را با مواد بدون هالوژن بسازند.
با گذشت زمان، به نظر میرسد مواد بیشتری را در زندگی روزمره پیدا میکنیم که ممکن است خطرات سلامتی به همراه داشته باشند. به همین دلیل گروههایی مانند IEC استانداردهای برد بدون هالوژن را توسعه دادهاند. به یاد داشته باشید که هالوژنها معمولاً در کجا یافت میشوند، مانند BFRها، حلالها و مواد عایق، تا بدانید در صورت نیاز به برد بدون هالوژن چه مواردی را باید جایگزین کنید. استانداردهای مختلف، سطوح متفاوتی از هالوژن را مجاز میدانند و برخی ممکن است انواع خاصی از هالوژنها را شناسایی نکنند. شما باید ابتدا تحقیقات خود را انجام دهید تا بدانید نقاط مشکلساز در PCB شما کجا هستند. پس از اینکه متوجه شدید از چه موادی باید استفاده کنید، بهتر است با تولیدکننده و مدیر پروژه (CM) خود مشورت کنید تا بهترین راه پیش رو را بیابید. ممکن است لازم باشد طراحی را تنظیم کنید یا با تولیدکننده (CM) روی برخی مراحل ساخت کار کنید تا برد شما با موفقیت ساخته شود.
