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導入: PCBの設計の環境の承諾
RoHS(有害物質の制限)などの環境基準に準拠したプリント回路基板(PCB)の設計は、環境に優しい電子機器を生産することを目指しているメーカーにとって不可欠です。これらのガイドラインは、PCBが高い性能と信頼性を維持しながら、法的要件を満たしていることを確認するのに役立ちます。グローバル規制が厳しいものとして、エンジニアは、材料選択から終点計画に至るまで、設計プロセスのすべての段階にコンプライアンスを統合しなければなりません。この記事は、RoHS指令およびその他の環境適合性を達成するための包括的なフレームワークを提供します。
RoHS及びPCBの設計への影響の理解
制限された物質とその代替品
RoHS指令(2011/65/EU)は、6つの主要な物質を制限します。鉛(Pb)、水銀(Hg)、カドミウム(Cd)、六角クロム(Cr6+)、ポリ臭化ビフェニル(PBB)、ポリ臭化ジフェニルエーテル(PBDE)。2019年以降、追加のフタル酸塩が添加されています(DEHP、BBP、DBP、DIBP)。これらは、SAC-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F
免除とカテゴリー
RoHSは、特に高温はんだ、特定の医療機器、および軍事用途でリードするために特定の免除を可能にします。 デザイナーは、製品カテゴリがスコープにあることと、任意の免除が適用されるかどうかを確認しなければなりません。 指示は、家電、IT機器、照明、およびパワーツールなどのカテゴリをカバーしています。 PCBメーカーの場合、免除は、多くの場合、詳細な文書と定期的な更新が必要です。 EUのの公式除外RoHSは必須ではありません。
付加的な環境規格 影響 PCBの製造業
WEEE指令
廃棄物電気および電子機器(WEEE)指令は、適切な処分、回復、および電子廃棄物のリサイクルを操作することにより、RoHSを補完します。 PCBデザイナーは、分解と材料分離の容易さを考慮する必要があります。 これは、防臭剤なしでFR-4などの再生可能な基質を使用して、最小限の有害含有量でPCBを設計し、そのコネクタとファスナーが特殊なツールなしで除去することができることを確実にすることを含みます。 WEEE指令は、PCBサプライチェーンに影響を及ぼすラベル付けおよび報告要件をインポーズします。
REACH規則
REACH(化学物質の登録、評価、承認、制限)は、サプライチェーン全体で使用される物質に適用されます。 PCBメーカーは、重量によって典型的に0.1%の閾値よりも、非常に高い懸念(SVHC)の物質が存在していることを確実にしなければなりません。 これは、表面仕上げ、はんだマスク、ラミネートに影響を与えます。 例えば、特定のフラックスアクティベータおよびフォトメジャブルは、従順に調整されています。 ALT [FLT] [FAC] の認定は、SVHC [FAC] の認定を受けてください。 [FAC] [FAC] の認定は、 [FAC] [FAC] の対象] の対象者] [FAC] の対象者] に相談する必要があります。 [FACFACFACFACF] [FACF] [FACF] [F] [FACF] [F] [FACF] [F] [FACFACFACF] [F] [F] [F] [F] [1] [F] [F] [FACF] [F] [FACF] [F] [F] [F] [FAC
その他の規格
ISO 14001]は、PCBの製作者が廃棄物、エネルギー消費、排出量を削減するのに役立つ環境管理フレームワークを提供します。製品コンプライアンス規格ではないが、メーカーの環境責任に対するコミットメントを表明しています。さらに、] IEC 63000[]は、RoHS指令に対する電気および電子製品を評価するための技術的な文書を規定しています。これらの基準を採用することで、継続的な改善と透明性の文化が生まれます。
RoHS対応PCBのコア設計ガイドライン
サブストレーツおよびラミネートのための材料の選択
RoHSおよびエコラベルの要件を満たすハロゲンフリーである積層板を選択してください。標準FR-4は、UL 94 V-0の評価を維持しながら、臭素化難燃剤を排除する代替樹脂システムで指定することができます。一般的な材料には、変更されたエポキシFR-4]または[]]高Tg polyimide熱応力抵抗のための。常に材料の宣言は、所定のエポキシで、または、銅箔を含有するかどうかを事前に確認しません。
鉛フリーのはんだ合金およびプロセスの転帰
鉛フリーのはんだ付けは、高温に抵抗するピークのリフロー温度を245°C〜260°Cに正確に220°Cに超えるように要求します。この要求は、熱応力に耐えるように、ボード設計を慎重に要求します。主な考慮事項は次のとおりです。
- [] 再フロー中に反乱を避けるために、銅バランシング[。
- 適切なはんだ接合部形成のための熱パッド設計。
- ENIG(無電解ニッケル液金)やSAC合金に対応したOSP(有機性はんだ付保存)など、パッドコーティング
- 強度の開きの設計[ は、適切なペーストのリリースを高温で許可するアスペクト比で。
[IPC規格]]](例えば、土地パターンのIPC-7351、BGAアセンブリ用のIPC-7095)は、鉛フリープロセスの最適化のためのガイダンスを提供します。
コンポーネント選択と認証
アクティブおよびパッシブコンポーネントは、RoHS指令に準拠しなければなりません。多くのメーカーは、PbフリーまたはRoHS認証のコンポーネントをマークしますが、厳格な検証は不可欠です。要求 RoHS指令の遵守証明書]])を要求し、可能な場合には、XRF(X線蛍光)スペクトラムを使用してサンプルバッチをテストします。 微細ピッチ(例えば、0.4mm QFN)のコンポーネントは、そうでなければ、ISOF(LF)の欠陥が、より高い温度範囲で測定されるため、または湿度の欠陥が上昇する欠陥を低減するために特別な注意を発生させる必要があります。
鉛フリープロセスによる製造設計
DFMルールは鉛フリーアセンブリに適応しなければなりません。 パッドからパッドまでのクリアランスを少しずつ増加させ、SAC合金の低い濡れ角度を与えられたはんだ橋渡しのリスクを削減します。 大型銅の[熱的リリーフ]を雇用し、ヒートシンクを防ぐことができます。 重コンポーネントの配置を最適化して、再フロー中に不均等な拡張を回避します。 さらに、組み込み の慣性線路面のマーク]を[FLT:]]]を、これらの側面に固定します。 両端は、DFMリストを正確に配置します。
試験・検証によるコンプライアンスの確保
XRFおよび化学分析
XRF 分光法は、RoHS 指令の第一次スクリーニング方法です。 ハンドヘルドアナライザは、ラミネート、はんだ、およびその他の制限された要素で素早く臭素を検出できます。 しかし、XRF には、特に低濃度およびより軽い要素の制限があります。 ICP-OES による確認試験(誘導結合プラズマ光放射分光)または GC-MS (ガスクロマトグラフィー・マス分光法)は、完全な法的防衛機関で行われた検査を完了するために必要があり、適切な検査結果が必要となる場合があります。
鉛フリーアセンブリの信頼性試験
鉛フリーのはんだジョイントは、熱循環と機械的ストレスに敏感で、より高い係数と低伸長によるものです。 加速熱サイクルテスト(-40°C〜125°C)を実行し、500〜1000サイクルで関節の完全性を評価することができます。 ]あたりの衝撃試験をドロップする[JEDEC JESD22-B111]]]は、ポータブルデバイスにも推奨されます。 パッドのクレーターまたはバレルのクラックを貫通し、熱風穴が点灯したり、温度変化を調節したりすることができます。 調整は、温度変化が大きい設計を調節します。
持続可能なリサイクルの実践と設計
素材の低減とパネル化の最適化
高密度の相互接続(HDI)技術と効率的なルーティングを使用して、全体的なPCB寸法を削減します。パネルの活用を最適化し、スクレイプを最小化します。 >85%の活用。必要に応じて銅の重量だけを指定します。重度の銅は、廃棄物とエッチング中のエネルギーを増加させます。 ]] を使用して、レイヤー数とボードサイズを減らすことができます。 これらの手順は、材料の消費量と環境への影響を削減し、コストを削減します。
終身の考察
部品収穫や材料の回復のために容易に分解することができる設計ボード。 除去できないコンフォーマルコーティングを避けてください。 コンポーネントを固定するための接着剤ではなく、標準的なファスナータイプを使用してください。 マークプラスチック部品(例えば、コネクタ、ハウジング)ISO 11469ごとの材料識別コードでリサイクルを支援します。 製品は、電池やエネルギー貯蔵が含まれている場合は、PCBを破壊することなく分離可能であることを確認してください。 丸みの設計によって、メーカーはWEEEターゲットを遵守し、埋め立ての負担を軽減することができます。
文書およびサプライチェーンのトレーサビリティ
すべてのサプライヤー、分析証明書、およびテストレポートから材料宣言を含むコンプライアンスファイルを維持します。 このファイルは、ラミネート、プレプレプレグ、はんだマスク、表面仕上げ、凡例インク、およびコンポーネントの各異なる材料をカバーしるべきです。 PPAP]などのデジタルトレーサビリティシステム(生産パート承認プロセス)ワークフローまたは内部BOM(材料のブill)データベースは、RoHS指令のためにフラグを立てるときに、各々の文書の更新を参照してください。 一貫性のある文書が確認されると、各文書が変更されると、各文書が確認されると、各文書が確認されます。
コンテンツ
RoHS、WEEE、REACHなどの環境コンプライアンス基準を満たすことは、もはやオプションのアドオンではありません。それはPCB設計のコア要件です。鉛フリー素材の選択、熱摩耗レイアウト、堅牢なテスト、およびエンド・オブ・ライフ・リサイクル性を統合することにより、デザイナーは、法的義務と顧客の期待を満たすボードを生産することができます。 ガイドラインは、ここに提示された、コンプライアンスの高いPCBを作成するための実用的なロードマップを提供します。 継続的に監視し、電子的確な設計を顧客に提供するように、あなたのパートナーは、あなたの持続可能な設計を継続して、あなたのパートナーを信頼する。