مقدمه: سازگاری زیست محیطی در طراحی PCB

طراحی تخته مدار چاپی (PCBs) که مطابق با استانداردهای زیست محیطی مانند RoHS (کاهش مواد خطرناک) برای تولیدکنندگان با هدف تولید دستگاه های الکترونیکی سازگار با محیط زیست ضروری است، این دستورالعمل ها به اطمینان از اینکه PCB ها مطابق با الزامات قانونی در حالی که حفظ عملکرد بالا و قابلیت اطمینان است، به عنوان مقررات جهانی سخت تر رشد می کنند، مهندسان باید به هر مرحله از فرایند طراحی، از انتخاب مواد به منظور دستیابی به چارچوب جامع محصول و انطباق با کیفیت.

درک RoHS و تاثیر آن بر طراحی PCB

مواد محدود شده و جایگزین های آنها

دستورالعمل RoHS (2011 ⁇ EU) شش ماده اولیه را محدود می کند: سرب (PLT)، جیوه (Hg)، کادمیوم (Cd)، کروم هلیوم اضافی (Cr6+)، Polybrominated Biphenyl (PBB)، و Polybrominated diphenyl (PBDE) از سال 2019، چهار فت اضافی جایگزین اضافه شده است (HP0، از طریق اتصالات آلیاژ DBP، استفاده می شود.

تخلیه و دسته بندی

RoHS اجازه می دهد معافیت های خاص، به ویژه برای سرب در فروش کنندگان با درجه حرارت بالا، برخی از دستگاه های پزشکی و برنامه های نظامی. طراحان باید تأیید کنند که دسته محصول خود را در محدوده و اینکه آیا هر گونه معافیت اعمال می شود، دستورالعمل پوشش می دهد دسته هایی مانند لوازم خانگی، تجهیزات IT، نورپردازی و ابزار قدرت برای تولید کنندگان PCB، معافیت اغلب نیاز به مستندات دقیق و تمدید دوره ای است. [F انطباق ضروری است:]

استانداردهای زیست محیطی اضافی بر تولید PCB تأثیر می گذارد

دستورالعمل WEEE

دستورالعمل برق و تجهیزات الکترونیکی ضایعات (UEE) با تکمیل RoHS با دستکاری مناسب، بازیابی و بازیافت زباله های الکترونیکی، طراحان PCB باید سهولت جداسازی جدا شدن از هم جدای و مواد را در نظر بگیرند، این شامل طراحی PCB با حداقل محتوای خطرناک، استفاده از بسترهای قابل بازیافت مانند FR-4 بدون مهار شعله های شعله های سفید، و اطمینان از اینکه کانکتورها و اتصالات اتصال بدون دستورالعمل های ذخیره سازی می توانند بدون نیاز ما را حذف کنند.

مقررات REACH

REACH (Registration، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی) در مورد موادی که در سراسر زنجیره تامین استفاده می شود، استفاده می کند.تولید کنندگان PCB باید اطمینان حاصل کنند که هیچ گونه مواد بسیار بالا (SVHCs) در بالای آستانه ها وجود ندارد - به طور معمول 0.1٪ با وزن مورد بررسی قرار می گیرد.این بر روی سطح، ماسک های فروخته شده و لمینت ها تأثیر می گذارد.

سایر استانداردها

ISO 14001 یک چارچوب مدیریت زیست محیطی فراهم می کند که به سازندگان PCB کمک می کند تا زباله، مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهند، در حالی که استاندارد انطباق محصول نیست، آن نشان می دهد تعهد تولید کننده به مسئولیت زیست محیطی علاوه، IEC 63000 اسناد فنی برای ارزیابی محصولات الکتریکی و الکترونیکی برای انطباق با استانداردهای فرهنگ مداوم و شفافیت مداوم.

دستورالعمل های طراحی هسته برای PCB های RoHS-Compliant

انتخاب مواد برای Substrates و PWMs

انتخاب لمینت هایی که بدون هالوژن برای پاسخگویی به هر دو RoHS و سازگار با محیط زیست هستند (استاندارد FR-4 را می توان با سیستم های رزین جایگزین مشخص کرد که مهار کننده های شعله را حذف می کنند در حالی که دارای رتبه بندی های عمومی CR 94 V-0 هستند شامل (FLT:0FR-4 با اپوکسی اصلاح شده یا [F:2-Tgim Poly، بدون هیچ گونه درخواست مقاومت مواد حرارتی و مواد محدود کننده مواد است.

پردازنده های سرب آزاد و مفاهیم فرایند آنها

هیدروژل بدون سرب نیاز به درجه حرارت بالاتر گردش گردش - به طور معمول 245 درجه سانتیگراد به 260 درجه سانتیگراد در مقایسه با 220 درجه سانتیگراد برای اتکتیک قلع سرب.این نیاز به طراحی هیئت مدیره دقیق برای مقاومت در برابر استرس حرارتی است: ملاحظات کلیدی شامل:

  • [در این میان] [از [مشرکان] برای جلوگیری از جنگ در جریان بازگشت [به جز] استفاده کنید.
  • [[۱] [۱۰] طراحی پدی [FLT] برای ساخت و ساز مفصل فروش کافی بدون نیاز به تخلیه.
  • (FLT:0) پوشش های پد مانند ENIG (طلای بی سیم) یا OSP (پیشگیری از نگهداری قابل فروش) سازگار با آلیاژهای SAC.
  • طراحی دیافراگم با نسبت های جنبه ای که اجازه می دهد تا چاپ مناسب در دمای بالاتر.

استانداردهای (به عنوان مثال، IPC-7351 برای الگوهای زمینی، IPC-7095 برای مونتاژ BGA] راهنمایی برای بهینه سازی فرایند بدون هدایت فراهم می کند.

انتخاب جزء و صلاحیت

تمام اجزای فعال و غیرفعال باید سازگار با RoHS باشند. بسیاری از تولید کنندگان با یک شناسه "Pb-Free" یا "RoHS" علامت گذاری می کنند، اما تأیید دقیق ضروری است. Request ] گواهینامه های انطباق و در صورت امکان، نمونه های تست با استفاده از XRF (X- Fluorescence) با اجزای درجه بندی (به عنوان مثال ممکن است به منظور استفاده از نقطه ضعف های درجه بندی خاص (fME) نیاز داشته باشد.

طراحی برای ساخت با فرآیندهای بدون سرب

قوانین DFM باید با مونتاژ بدون سرب سازگار شوند. [۱] ترخیص پد به صفحه [۶] کمی برای کاهش خطر تخلیه گران تر با توجه به زاویه های مرطوب کننده پایین تر از آلیاژهای SAC، کارفرمایان : چک لیست حرارتی [FLT ۱] در قفسه های بزرگ مس برای جلوگیری از تخلیه حرارت.

تضمین سازگاری از طریق تست و تایید

XRF و تجزیه و تحلیل شیمیایی

طیفوسکوپی XRF روش غربالگری اولیه برای انطباق RoHS است. تجزیه و تحلیل دستی می تواند به سرعت بروممین را در لمینت ها تشخیص دهد، منجر به فروشer و دیگر عناصر محدود شده است.با این حال، XRF دارای محدودیت است، به ویژه برای غلظت های کم و عناصر سبک تر، آزمایش تایید شده از طریق ICP-OES (به طور قابل ملاحظه ای همراه طیف نوری تابش) یا GC-MS (تکرومات) ممکن است نتایج دقیق برای انطباق با پایگاه داده های قانونی انجام شود.

قابلیت اطمینان برای جمع آوری های پیشرو-Free Assemblies

مفاصل فروخته شده بدون سرب نسبت به دوچرخه سواری حرارتی و استرس مکانیکی به دلیل عملکرد بالاتر و کاهش elongation حساس تر هستند. انجام تست های دوچرخه سواری حرارتی شتاب یافته (-40 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد) با 500 تا 1000 چرخه برای ارزیابی یکپارچگی حرارتی بزرگتر یا آزمایش شوک در هر FLT:0JE JESD22-B111[FLT1] همچنین توصیه می شود برای نمونه های تست قابل حمل و یا رد کردن از طریق تجزیه و یا رد کردن تفاوت های قابل حمل در نوار.

تمرین های پایدار و طراحی برای بازیافت

کاهش مواد و بهینه سازی پنل

کاهش ابعاد کلی PCB با استفاده از تکنیک های اتصال با چگالی بالا (HDI) و مسیریابی کارآمد. Optimize Panel استفاده از به حداقل رساندن ضایعات - aim for >85٪ استفاده از آن، وزن مس را فقط به اندازه لازم ضخامت می کند؛ مس سنگین تر زباله و انرژی را در etching کاهش می دهد.

پایان زندگی در نظر

تخته های طراحی که به راحتی می توانند برای برداشت جزئی یا بازیابی مواد جدا شوند، از پوشش های سازگار که نمی توانند برداشته شوند، استفاده از انواع استاندارد اتصال به جای چسب برای ایمنی قطعات پلاستیکی مارک (به عنوان مثال، کانکتورها، مسکن) با کدهای شناسایی مواد در هر ISO 11469 برای کمک به بازیافت استفاده می کنند.اگر محصول شامل باتری یا ذخیره سازی انرژی باشد، اطمینان حاصل می شود که آنها بدون تخریب و طراحی اشیاء، می توانند با استفاده از باتری های مربع و طراحی سایت های ذخیره سازی، از طریق ما، از طریق ما، از آنها، استفاده کنند.

مستند سازی و قابلیت ردیابی زنجیره تامین

یک فایل انطباق را که شامل اعلامیه های مواد از تمام تامین کنندگان، گواهی تجزیه و تحلیل و گزارش های تست است، باید هر ماده متمایز در PCB را پوشش دهد: لمینت، prepreg، ماسک فروشنده، پایان سطح، جوهر افسانه و اجزای یک سیستم ردیابی دیجیتال مانند PPAP [FLT: 1) بازنگری محصول (تعهد) فرایند پردازش کار یا مواد سازگار با هر زمان که یک از تنظیم کننده های داده ها انتظار می رود.

نتیجه گیری

استانداردهای انطباق محیط زیست مانند RoHS، WEEE و REACH دیگر یک افزودنی اختیاری نیست - این یک نیاز اصلی برای طراحی PCB است. با ادغام انتخاب مواد بدون سرب، طرح خط مقدم حرارتی، تست قوی و نهایی از قابلیت اتصال پایدار، طراحان می توانند تخته هایی را تولید کنند که هر دو دستورالعمل های قانونی و انتظارات مشتری را برآورده می کنند.