Κατευθυντήριες γραμμές για τον σχεδιασμό των PCBs για την εκπλήρωση των προτύπων συμμόρφωσης Rohs και άλλων περιβαλλοντικών προτύπων

Κράματα χωρίς μόλυβδο και οι επιπτώσεις τους στη διαδικασία

Η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο απαιτεί υψηλότερες θερμοκρασίες μέγιστης ροής ⁇ συνήθως 245°C έως 260°C σε σύγκριση με 220°C για την ωτακτική κασσίτερο-μόλυβδο. Αυτό απαιτεί προσεκτική σχεδίαση του σκάφους για να αντέξει θερμική καταπόνηση.

• Ισορροπία χαλκού για να αποφευχθεί η πολεμική σελίδα κατά την επαναροή.
• Θερμικό σχέδιο επιχρωμίωσης για επαρκή σχηματισμό συγκόλλησης χωρίς γεφύρωση.
• Επιχρίσματα παλμού όπως ο ENIG (χρυσός εμβάπτισης χωρίς ηλεκτρισμό νικελίου) ή ο OSP (συντηρητικό βιολογικής συγκολλητικότητας) συμβατός με κράματα SAC.
• Σχέδιο διάφραξης με τένσιλ με αναλογίες διαστάσεων που επιτρέπουν την κατάλληλη απελευθέρωση πάστας σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

Τα πρότυπα IPC (π.χ., IPC-7351 για τα πρότυπα γης, IPC-7095 για το συγκρότημα BGA) παρέχουν καθοδήγηση για βελτιστοποίηση της διαδικασίας χωρίς μόλυβδο.

Επιλογή και Ιδιότητα συστατικού

Πολλά κατασκευαστικά στοιχεία του κατασκευαστή φέρουν το αναγνωριστικό “Pb-free” ή “RoHS”, αλλά η αυστηρή επαλήθευση είναι απαραίτητη. Ζητήστε [BFIST πιστοποιητικών συμμόρφωσης και, όπου είναι δυνατόν, παρτίδες δειγμάτων δοκιμής χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία XRF (φθορισμού ακτίνων Χ).

Σχεδιασμός για την κατασκευή με μολυβδο-ελεύθερες διαδικασίες

Οι κανόνες DFM πρέπει να προσαρμοστούν στη συναρμολόγηση χωρίς μόλυβδο. Αύξηση των αποκλίσεων pad-to-pad ελαφρά για να μειωθεί ο κίνδυνος γεφύρωσης συγκόλλησης με βάση τις χαμηλότερες γωνίες υγρής διαστολής των κραμάτων SAC.Απασχόληση ]θερμικά ανάγλυφα σε μεγάλες χύσεις χαλκού για να αποφευχθεί η βύθιση θερμότητας. Βελτιστοποιήστε την τοποθέτηση βαρέων συστατικών για να αποφύγετε την άνιση διαστολή κατά τη διάρκεια της εκ νέου ροής. Επιπλέον, ενσωματώστε [ οπτικά διακριτικά σήματα] και στις δύο πλευρές του πίνακα για την ακριβή αυτοματοποιημένη τοποθέτηση. Πολλοί πλαστικοί πίνακες DFM παρέχουν συγκεκριμένες λίστες ελέγχου για τα σχέδια χωρίς μόλυβδο ⁇ ενσωματώνουν αυτές τις πρώιμες στο στάδιο της διάταξης.

Διασφάλιση της συμμόρφωσης μέσω δοκιμών και επαλήθευσης

XRF και Χημική Ανάλυση

Η φασματοσκοπία XRF είναι η κύρια μέθοδος ελέγχου για συμμόρφωση με το RoHS. Οι αναλυτές χειρός μπορούν να ανιχνεύσουν γρήγορα το βρωμιούχο σε πλασμίδια, μόλυβδο σε συγκολλητή ύλη και άλλα περιορισμένα στοιχεία. Ωστόσο, το XRF έχει περιορισμούς, ειδικά για χαμηλές συγκεντρώσεις και ελαφρύτερα στοιχεία. Επιβεβαιωτική δοκιμή μέσω του ICP-OES (επαγωγικά συζευγμένο φασματομετρία οπτικών εκπομπών πλάσματος) ή GC-MS (φασματομετρία μάζας αερίου) μπορεί να απαιτείται για πλήρη νομική άμυνα. Οι δοκιμές πρέπει να διεξάγονται σε τελειωμένες σανίδες και κρίσιμα συστατικά, με αποτελέσματα να καταγράφονται σε βάση δεδομένων συμμόρφωσης.

Δοκιμή αξιοπιστίας για τις ομάδες χωρίς μόλυβδο

Οι ενώσεις συγκολλητών χωρίς μόλυβδο είναι πιο ευαίσθητες στη θερμική ποδηλασία και τη μηχανική καταπόνηση λόγω του υψηλότερου modulus και της χαμηλότερης επιμήκυνσής τους. Εκτελέστε επιταχυνόμενες δοκιμές θερμικής ποδηλασίας (40°C έως 125°C) με 500 έως 1000 κύκλους για την αξιολόγηση της ακεραιότητας της κοινής. Δοκιμή κραδασμών πτώσης []JEDEC JESD22-B111[ συνιστάται επίσης για φορητές συσκευές. Παρακολούθηση για κρατήρες ή ρωγμές βαρελιών σε διόδους οπής, οι οποίες μπορούν να συμβούν με αυξημένες διαφορές θερμικής διαστολής. Ρυθμίστε τους κανόνες σχεδιασμού με βάση την ανατροφοδότηση δοκιμών ⁇ για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας πλήρεις διαύλους ή μεγαλύτερους δακτυλίους.

Βιώσιμες Πρακτικές και Σχεδιασμός για την Ανακύκλωση

Βελτιστοποίηση της μείωσης και της ομαδοποίησης υλικών

Μειώστε τις συνολικές διαστάσεις PCB χρησιμοποιώντας τεχνικές διασύνδεσης υψηλής πυκνότητας (HDI) και αποτελεσματικής δρομολόγησης. Βελτιστοποιήστε τη χρήση πάνελ για την ελαχιστοποίηση των απορριμμάτων ⁇ iim για >85% χρήση. Προσδιορίστε τα βάρη χαλκού μόνο όσο το πάχος όσο χρειάζεται.

Συνεκτίμηση στο τέλος της ζωής

Αποφύγετε τις συμμορφούμενες επικαλύψεις που δεν μπορούν να αφαιρεθούν. Χρησιμοποιήστε τυπικούς τύπους συνδετήρων και όχι συγκολλητικές για την εξασφάλιση των συστατικών. Σημείωσε πλαστικά μέρη (π.χ., συνδετήρες, περιβλήματα) με κωδικούς ταυτοποίησης υλικού κατά ISO 11469 για την ανακύκλωση. Αν το προϊόν περιέχει μπαταρίες ή αποθήκευση ενέργειας, βεβαιωθείτε ότι είναι χωριστές χωρίς να καταστρέφουν το PCB. Με το σχεδιασμό κυκλικότητας, οι κατασκευαστές μπορούν να συμμορφωθούν με τους στόχους των ΑΗΗΕ και να μειώσουν την επιβάρυνση των χώρων υγειονομικής ταφής.

Τεκμηρίωση και ανιχνευσιμότητα της εφοδιαστικής αλυσίδας

Διατηρήστε αρχείο συμμόρφωσης που περιλαμβάνει δηλώσεις υλικού από όλους τους προμηθευτές, πιστοποιητικά ανάλυσης και εκθέσεις δοκιμών. Το αρχείο αυτό θα πρέπει να καλύπτει κάθε ξεχωριστό υλικό του PCB: laminate, prepreg, μάσκα συγκόλλησης, φινίρισμα επιφάνειας, μελάνι θρύλου, και συστατικά. Χρησιμοποιήστε ένα ψηφιακό σύστημα ιχνηλασιμότητας όπως PPPAP (Διάδικαση έγκρισης μέρους παραγωγής) ροές εργασίας ή μια εσωτερική βάση δεδομένων BOM (πίνακας υλικών) που επισημαίνεται για συμμόρφωση RoHS. Όταν ο έλεγχος, οι ρυθμιστές αναμένουν να δουν μια συνεπή αλυσίδα στοιχείων που συνδέει κάθε παρτίδα υλικού με την κατάστασή της συμμόρφωσης. Ενημέρωση τεκμηρίωσης όποτε γίνονται αναθεωρήσεις σχεδιασμού ή όταν οι προμηθευτές αλλάζουν υλικά.

Συμπέρασμα

Η τήρηση των προτύπων περιβαλλοντικής συμμόρφωσης όπως το RoHS, το WEEE και το REACH δεν αποτελεί πλέον προαιρετική πρόσθετη απαίτηση για το σχεδιασμό PCB. Με την ενσωμάτωση της επιλογής υλικού χωρίς μόλυβδο, της διάταξης θερμικής αντίληψης, της στιβαρής δοκιμής και της ανακυκλωσιμότητας στο τέλος της ζωής, οι σχεδιαστές μπορούν να παράγουν πίνακες που πληρούν τόσο τις νομικές εντολές όσο και τις προσδοκίες των πελατών. Οι κατευθυντήριες γραμμές που παρουσιάζονται εδώ παρέχουν έναν πρακτικό χάρτη πορείας για τη δημιουργία συμβατών, υψηλής αξιοπιστίας PCB. Συνεχώς παρακολουθούν τις ρυθμιστικές ενημερώσεις και συνεργάζονται με αξιόπιστους συνεργάτες κατασκευής για να διασφαλίσουν ότι τα σχέδιά σας παραμένουν στην πρώτη γραμμή της βιώσιμης κατασκευής ηλεκτρονικών.