Table of Contents
परिचय: PCB डिजाइन में पर्यावरण अनुपालन
मुद्रित सर्किट बोर्डों (PCBs) को डिजाइन करना जो पर्यावरणीय मानकों जैसे RoHS ( खतरनाक पदार्थों के प्रतिबंध) का अनुपालन करते हैं, निर्माताओं के लिए पर्यावरण के अनुकूल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उत्पादन करना आवश्यक है। ये दिशानिर्देश यह सुनिश्चित करने में मदद करते हैं कि उच्च प्रदर्शन और विश्वसनीयता को बनाए रखते हुए पीसीबी कानूनी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। चूंकि वैश्विक विनियम सख्त हो जाते हैं, इंजीनियरों को डिजाइन प्रक्रिया के हर चरण में अनुपालन को एकीकृत करना चाहिए, भौतिक चयन से लेकर जीवन की योजना के अंत तक। यह लेख उत्पाद की गुणवत्ता या गतिशीलता को समझौता किए बिना RoHS और अन्य पर्यावरणीय अनुपालन को प्राप्त करने के लिए एक व्यापक ढांचा प्रदान करता है।
पीसीबी डिजाइन पर RoHS और इसके प्रभाव को समझना
प्रतिबंधित पदार्थ और उनके विकल्प
RoHS निर्देशन (2011/65/EU) छह प्राथमिक पदार्थों को प्रतिबंधित करता है: लीड (Pb), पारा (Hg), कैडमियम (Cd), हेक्सावेलेंट क्रोमियम (Cr6+), पॉलीब्रोमिनेटेड बाइफेनिल (PBB), और पॉलीब्रोमिनेटेड डिफेनिल ईथर (PBDE)। 2019 के बाद से, चार अतिरिक्त phthalates को जोड़ा गया है (DHP)।
छूट और श्रेणियाँ
RoHS विशिष्ट छूट की अनुमति देता है, विशेष रूप से उच्च तापमान सोल्डर, कुछ चिकित्सा उपकरणों और सैन्य अनुप्रयोगों में लीड के लिए। डिजाइनरों को यह सत्यापित करना चाहिए कि उनकी उत्पाद श्रेणी दायरे में है और क्या कोई छूट लागू होती है। निर्देश घरेलू उपकरणों, आईटी उपकरण, प्रकाश व्यवस्था और बिजली उपकरणों जैसे श्रेणियों को शामिल करता है। पीसीबी निर्माताओं के लिए, छूट को अक्सर विस्तृत प्रलेखन और आवधिक नवीकरण की आवश्यकता होती है। यूरोपीय संघ के ] के साथ वर्तमान में रहना आधिकारिक RoHS छूट गैर-अनुपालन से बचने के लिए आवश्यक है।
अतिरिक्त पर्यावरण मानकों पीसीबी विनिर्माण को प्रभावित
WEEE Directive
अपशिष्ट विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण (WEEE) निर्देश उचित निपटान, वसूली और इलेक्ट्रॉनिक अपशिष्ट के पुनर्चक्रण को नियंत्रित करके RoHS का पूरक है। पीसीबी डिजाइनरों को असंतुलन और सामग्री अलगाव की आसानी पर विचार करना चाहिए। इसमें न्यूनतम खतरनाक सामग्री वाले पीसीबी डिजाइनिंग शामिल हैं, जिसमें पुनर्विक्रय सब्सट्रेट्स जैसे FR-4 जैसे ब्रोमीनेटेड लौ retardants का उपयोग किया जाता है, और यह सुनिश्चित किया जाता है कि कनेक्टर्स और फास्टनरों को विशेष उपकरणों के बिना हटाया जा सकता है। WEEE निर्देश भी लेबलिंग और रिपोर्टिंग आवश्यकताओं को लागू करता है जो पीसीबी आपूर्ति श्रृंखला को प्रभावित करते हैं।
पहुंच विनियमन
पहुंच (रजिस्ट्रेशन, मूल्यांकन, प्राधिकरण और रसायन के प्रतिबंध) आपूर्ति श्रृंखला में उपयोग किए जाने वाले पदार्थों पर लागू होता है। पीसीबी निर्माताओं को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि बहुत उच्च चिंता का कोई पदार्थ (SVHC) थ्रेसहोल्ड से ऊपर मौजूद नहीं हैं - वजन से 0.1%। यह सतह खत्म, मिलाप मास्क और टुकड़े टुकड़े को प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, कुछ प्रवाह सक्रियता और फोटोलामेज़ेबल मिलाप मास्क को पहुंच के अनुपालन में सुधार किया गया है। A ]] मौजूदा SVHC उम्मीदवार सूची को भौतिक योग्यता के दौरान परामर्श किया जाना चाहिए।
अन्य मानक
ISO 14001 एक पर्यावरण प्रबंधन ढांचा प्रदान करता है जो पीसीबी फैब्रिकेटरों को अपशिष्ट, ऊर्जा खपत और उत्सर्जन को कम करने में मदद करता है। जबकि उत्पाद अनुपालन मानक नहीं है, यह पर्यावरणीय जिम्मेदारी के लिए एक निर्माता की प्रतिबद्धता को दर्शाता है। इसके अतिरिक्त, IEC 63000 ]] RoHS अनुपालन के लिए विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों का आकलन करने के लिए तकनीकी दस्तावेज निर्दिष्ट करता है। इन मानकों को अपनाने से निरंतर सुधार और पारदर्शिता की संस्कृति पैदा होती है।
RoHS-Compliant PCBs के लिए कोर डिजाइन दिशानिर्देश
सामग्री Substrates और Laminates के लिए चयन
टुकड़े चुनें जो RoHS और पर्यावरण लेबल आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए हलोजन मुक्त हैं। मानक FR-4 वैकल्पिक राल प्रणालियों के साथ निर्दिष्ट किया जा सकता है जो UL 94 V-0 रेटिंग को बनाए रखते हुए ब्रोमिनेटेड लौ retardants को समाप्त करते हैं। आम सामग्री में ]FLT-4, संशोधित epoxy या ]] उच्च-Tg polyimide ]] के साथ सामग्री घोषणाओं का अनुरोध करते हैं। हमेशा टुकड़े टुकड़े आपूर्तिकर्ताओं से सामग्री घोषणाओं का अनुरोध करते हैं और सत्यापित करते हैं कि आधार सामग्री, Prepreg, या तांबे के पन्नी उपचार में कोई प्रतिबंधित पदार्थ मौजूद नहीं हैं।
लीड-फ्री सोल्डर मिश्र और उनकी प्रक्रिया प्रभाव
लीड-फ्री सोल्डरिंग को उच्च चोटी के पुनःप्रवाह तापमान की आवश्यकता होती है - साथ ही साथ 245°C से 260 °C की तुलना में eutectic टिन-लीड के लिए 220 °C की तुलना में। यह थर्मल तनाव का सामना करने के लिए सावधानीपूर्वक बोर्ड डिजाइन की मांग करता है।
- ]कॉपर संतुलन पुनः प्रवाह के दौरान युद्ध के दौरान बचाव के लिए।
- ]]]]]]]]]]]]]] ]]] []]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]][[]]]]]]]]]]]]]]]]]]][[[[[[[[[[[[[[FLT:]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
- Pad कोटिंग्स जैसे ENIG (इलेक्ट्रोलेस निकल विसर्जन गोल्ड) या OSP (कार्बनिक सोल्डरिबिलिटी संरक्षक) SAC मिश्र धातुओं के साथ संगत।
- ]Stencil एपर्चर डिजाइन पहलू अनुपात के साथ जो उच्च तापमान पर उचित पेस्ट रिलीज की अनुमति देता है।
IPC मानकों [ (जैसे, IPC-7351 भूमि पैटर्न के लिए, IPC-7095 BGA विधानसभा के लिए) लीड-फ्री प्रक्रिया अनुकूलन के लिए मार्गदर्शन प्रदान करते हैं।
घटक चयन और योग्यता
सभी सक्रिय और निष्क्रिय घटकों को RoHS अनुरूप होना चाहिए। कई निर्माताओं ने एक "Pb-free" या "Rohs" पहचानकर्ता के साथ घटकों को चिह्नित किया है, लेकिन कठोर सत्यापन आवश्यक है। अनुरोध RoHS प्रमाणपत्र of अनुपालन] और, जहां संभव हो, XRF (X-ray प्रतिदीप्ति) स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके परीक्षण नमूना बैचों का उपयोग करते हुए। ठीक पिचों के साथ घटक (जैसे, 0.4mm QFN) को नेतृत्व मुक्त रिफ्लो प्रोफाइल के कारण नमी संवेदनशीलता स्तर (MSL) पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता हो सकती है। उच्च तापीय एक्सपोजर के लिए मूल्यांकन किए गए केवल घटकों का उपयोग करें; अन्यथा, पैकेज क्रैकिंग या डिलामिनेशन हो सकता है।
लीड-फ्री प्रक्रियाओं के साथ विनिर्माण के लिए डिजाइन
DFM नियमों को लीड-फ्री असेंबली के अनुकूल होना चाहिए। मिलाप के जोखिम को कम करने के लिए पैड-टू-पैड क्लीयरेंस को थोड़ा बढ़ाएँ, जिससे SAC मिश्र धातु के निचले गीले कोणों को दिया गया। Employ थर्मल राहत बड़े तांबे पर गर्मी के डूबने से रोकने के लिए डालता है। भारी घटकों के प्लेसमेंट को फिर से प्रवाह के दौरान असमान विस्तार से बचने के लिए अनुकूलित करें। इसके अतिरिक्त, ]]] को शामिल करें, वास्तविक वित्तीय चिह्न ] सटीक स्वचालित प्लेसमेंट के लिए बोर्ड के दोनों तरफ। कई फैक्टर इस चरण में प्रारंभिक लेआउट के लिए विशिष्ट DFM चेकलिस्ट प्रदान करते हैं।
परीक्षण और सत्यापन के माध्यम से अनुपालन सुनिश्चित करना
XRF और रासायनिक विश्लेषण
XRF स्पेक्ट्रोस्कोपी RoHS अनुपालन के लिए प्राथमिक स्क्रीनिंग विधि है। हैंडहेल्ड विश्लेषक जल्दी से टुकड़े टुकड़े में ब्रोमीन का पता लगा सकते हैं, सोल्डर में नेतृत्व कर सकते हैं, और अन्य प्रतिबंधित तत्व। हालांकि, XRF में सीमाएं हैं, विशेष रूप से कम सांद्रता और लाइटर तत्वों के लिए। ICP-OES (inductively युग्मित प्लाज्मा ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमेट्री) या GC-MS (गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री) के माध्यम से परीक्षण पूर्ण कानूनी रक्षा के लिए आवश्यक हो सकता है। परीक्षण समाप्त बोर्डों और महत्वपूर्ण घटकों पर किया जाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप अनुपालन डेटाबेस में लॉग इन किया गया है।
लीड-फ्री असेंबलियों के लिए विश्वसनीयता परीक्षण
लीड-फ्री सोल्डर जोड़ों को थर्मल साइकिलिंग और यांत्रिक तनाव के प्रति संवेदनशील होते हैं क्योंकि उनके उच्च मापांक और कम लम्बाई के कारण होता है। संयुक्त अखंडता का मूल्यांकन करने के लिए 500 से 1000 चक्र के साथ त्वरित थर्मल साइकिल परीक्षण (-40 डिग्री सेल्सियस से 125°C) का प्रदर्शन करें। ड्रॉप शॉक परीक्षण प्रति JEDEC JESD22-B111 पोर्टेबल उपकरणों के लिए भी सिफारिश की जाती है। पैड क्रेटरिंग या बैरल क्रैकिंग के लिए मॉनिटर के माध्यम से छेद के माध्यम से, जो थर्मल विस्तार में वृद्धि के अंतर के साथ हो सकता है। परीक्षण प्रतिक्रिया के आधार पर डिजाइन नियमों को समायोजित करें - उदाहरण के लिए, भरा vias या बड़े कुंडलित छल्ले का उपयोग करना।
सतत अभ्यास और पुनर्चक्रण के लिए डिजाइन
सामग्री में कमी और पैनलीकरण अनुकूलन
उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट (HDI) तकनीकों और कुशल रूटिंग का उपयोग करके समग्र पीसीबी आयाम को कम करें। स्क्रैप को कम करने के लिए पैनल उपयोग का अनुकूलन करें -> 85% उपयोग के लिए आयात करें। केवल आवश्यक के रूप में मोटी तांबा वजन निर्दिष्ट करें; भारी तांबे नक़्क़ाशी में अपशिष्ट और ऊर्जा को बढ़ाता है। via-in-pad] जहां परत की गिनती और बोर्ड के आकार को कम करने के लिए संभव है। ये चरण कम सामग्री खपत और पर्यावरणीय प्रभाव को कम करते हैं जबकि लागत भी काटते हैं।
जीवन के अंत
डिजाइन बोर्ड जो आसानी से घटक कटाई या सामग्री वसूली के लिए अलग-अलग हो सकते हैं। अनुरूप कोटिंग्स से बचें जिन्हें हटाया नहीं जा सकता। घटकों को सुरक्षित करने के लिए चिपकने के बजाय मानक फास्टनर प्रकार का उपयोग करें। मार्क प्लास्टिक भागों (जैसे, कनेक्टर्स, आवास) के साथ ISO 11469 प्रति सामग्री पहचान कोड के साथ। यदि उत्पाद में बैटरी या ऊर्जा भंडारण होता है, तो यह सुनिश्चित करें कि वे पीसीबी को नष्ट किए बिना अलग-अलग हैं। परिपत्रता के लिए डिजाइन करके, निर्माता WEEE लक्ष्यों का पालन कर सकते हैं और लैंडफिल बोझ को कम कर सकते हैं।
प्रलेखन और आपूर्ति श्रृंखला ट्रेसेबिलिटी
एक अनुपालन फ़ाइल को बनाए रखें जिसमें सभी आपूर्तिकर्ताओं, विश्लेषण के प्रमाण पत्र और परीक्षण रिपोर्टों से सामग्री घोषणाएं शामिल हैं। इस फ़ाइल को पीसीबी में प्रत्येक विशिष्ट सामग्री को कवर करना चाहिए: टुकड़े टुकड़े, प्रीप्रेज, सोल्डर मास्क, सतह खत्म, किंवदंत स्याही, और घटक। एक डिजिटल ट्रेसेबिलिटी सिस्टम का उपयोग करें जैसे PPAP] (उत्पादन पार्ट स्वीकृति प्रक्रिया) वर्कफ़्लोज़ या एक आंतरिक बीओएम (सामग्री का बिल) डेटाबेस RoHS अनुपालन के लिए ध्वजांकित। जब लेखा परीक्षा करते हैं, तो नियामक प्रत्येक सामग्री बैच को उसके अनुपालन की स्थिति से जोड़ने वाले साक्ष्यों की एक सुसंगत श्रृंखला देखने की उम्मीद करते हैं। जब भी डिजाइन संशोधन हो जाता है या जब भी आपूर्तिकर्ताओं की सामग्री बदलने की सामग्री बदलने की सामग्री बदलने की आवश्यकता होती है।
निष्कर्ष
RoHS, WEEE, और REACH जैसे पर्यावरणीय अनुपालन मानकों को पूरा करना अब एक वैकल्पिक ऐड-ऑन नहीं है - यह पीसीबी डिजाइन के लिए एक मुख्य आवश्यकता है। लीड-फ्री सामग्री चयन, थर्मल-अवकाश लेआउट, मजबूत परीक्षण और जीवन की अंतिम पुन: प्रयोज्यता को एकीकृत करके, डिजाइनर उन बोर्डों का उत्पादन कर सकते हैं जो कानूनी जनादेशों और ग्राहक अपेक्षाओं को पूरा करते हैं। यहां प्रस्तुत दिशानिर्देशों ने अनुपालन, उच्च विश्वसनीयता पीसीबी बनाने के लिए एक व्यावहारिक रोडमैप प्रदान किया है। लगातार नियामक अद्यतनों की निगरानी की जाती है और विश्वसनीय निर्माण भागीदारों के साथ सहयोग करने के लिए यह सुनिश्चित करने के लिए कि आपके डिजाइन स्थायी इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण के सबसे आगे बने रहे।