PCB sans halogène : un guide complet de l'électronique verte

Les risques potentiels pour la santé associés aux concentrations élevées de fluor et de chlore dans les circuits imprimés ont conduit au développement de PCB sans halogène par la CEI. Étant donné que l'électronique incorpore fréquemment des matériaux à forte teneur en halogène, la réalisation d'un PCB sans halogène implique de minimiser l'utilisation de ces substances ou de rechercher des substituts appropriés. Le niveau de liberté d'halogène dans vos circuits PCB doit être déterminé en fonction de vos exigences et priorités spécifiques.

Qu'est-ce qu'un PCB sans halogène

Un PCB sans halogène est un type de carte de circuit imprimé qui est fabriqué sans utiliser de matériaux contenant des halogènes, en particulier des retardateurs de flamme halogénés. Les halogènes sont un groupe d'éléments chimiques qui comprend le fluor (F), le chlore (Cl), le brome (Br), l'iode (I) et l'astatine (At). Dans le contexte de la fabrication électronique, les halogènes sont souvent utilisés comme retardateurs de flamme dans des matériaux tels que les substrats de PCB, les masques de soudure et d'autres composants.

Des normes telles que CEI 61249-2-21 et JPCA-ES-01-2003 spécifient que les gaines de cuivre sans halogène doivent avoir des niveaux de chlore et de brome inférieurs à 0.09 % en poids (900 ppm) et leur total combiné inférieur à 0.15 % en poids (1500 0.09 ppm). Ainsi, les PCB sans halogène sont des cartes avec du chlore inférieur à 900 % en poids (0.09 ppm), du brome inférieur à 900 % en poids (0.15 ppm) et des halogènes globaux inférieurs à 1500 % en poids (XNUMX XNUMX ppm).

Avantages des PCB sans halogène

Les PCB sans halogène offrent plusieurs avantages clés par rapport aux PCB traditionnels qui utilisent des matériaux contenant des halogènes. Ces avantages font des PCB sans halogène un choix préférable, en particulier dans les industries soucieuses de l'environnement et régies par la réglementation. Voici quelques-uns des avantages significatifs :

• Isolation électrique améliorée : Les substrats de PCB sans halogène présentent une isolation électrique supérieure en raison de la polarité réduite de P (phosphore) et N (azote) par rapport aux halogènes. Il en résulte une sensibilité réduite aux chocs électriques, ce qui rend les PCB sans halogène adaptés aux applications nécessitant une résistance d'isolation plus élevée.

• Température de transition vitreuse (TG) plus élevée : Les PCB sans halogène ont un TG plus élevé, ce qui indique qu'ils peuvent fonctionner à des températures élevées. Cet attribut les rend plus adaptés aux applications à haute puissance, où une tolérance accrue à la température est essentielle.

• Faible absorption d'humidité : Les PCB sans halogène, avec des résines époxy composées de P et N, ont moins de possibilités de former des liaisons hydrogène avec l'eau que les résines époxy halogénées. Cela se traduit par des taux d'absorption d'humidité plus faibles, ce qui les rend plus résistants dans les environnements humides, bien qu'à plus petite échelle.

• Stabilité améliorée à haute température : Le poids moléculaire monomère plus élevé des PCB sans halogène se traduit par une mobilité moléculaire réduite, conduisant à une stabilité thermique améliorée. Cette caractéristique réduit l'étendue de la dilatation sous l'effet de la chaleur, assurant un degré plus élevé de stabilité globale.

Inconvénients des PCB sans halogène

• Prix: Les matériaux sans halogène peuvent être plus chers que les matériaux traditionnels contenant des halogènes. Cette augmentation des coûts peut avoir un impact sur le budget global de fabrication, en particulier pour la production à grande échelle.

• Choix de matériaux limités : La gamme de matériaux sans halogène disponibles peut être plus restreinte par rapport aux matériaux traditionnels, ce qui peut limiter la flexibilité et les options de conception.

• Défis de traitement : Les matériaux sans halogène peuvent avoir des exigences de traitement différentes lors de la fabrication des PCB, telles que des températures de traitement plus élevées, des temps de durcissement plus longs ou des précautions de manipulation spécifiques, ce qui entraîne des problèmes potentiels lors de la fabrication. Trouver une personne pleinement compétente fournisseur de circuits imprimés avec les techniques est très important.

Quels sont les matériaux de substrat couramment utilisés dans les PCB sans halogène

Plusieurs matériaux de substrat courants sont utilisés dans les PCB sans halogène. Ces matériaux constituent la base du PCB et jouent un rôle crucial dans la détermination des performances, de la fiabilité et de l'impact environnemental global de la carte. Voici quelques matériaux de substrat sans halogène couramment utilisés :

• Variantes FR-4 : Le FR-4 traditionnel (Flame Retardant 4) est un matériau de substrat largement utilisé dans les PCB, mais il contient souvent des retardateurs de flamme halogénés. Des alternatives sans halogène au FR-4 sont disponibles, telles que des stratifiés haute performance conçus pour répondre à des normes environnementales et de sécurité strictes tout en maintenant la compatibilité avec les processus de fabrication existants.

• Stratifiés écologiques : Certains fabricants de circuits imprimés proposent des stratifiés spécialement conçus pour être sans halogène et respectueux de l'environnement. Ces stratifiés peuvent incorporer des matériaux biosourcés ou recyclables, réduisant l'impact environnemental du PCB.

• Polyimide (PI) : Le polyimide est un matériau de substrat résistant aux températures élevées qui est couramment utilisé dans PCB flexibles (FPCB) et PCB rigides-flexibles. Des versions sans halogène de substrats en polyimide sont disponibles, offrant à la fois des performances thermiques et une sécurité environnementale.

• Substrats haute température : Pour les applications nécessitant des performances thermiques exceptionnelles, des matériaux de substrat haute température sans halogène, tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et les stratifiés chargés de céramique, peuvent être utilisés.

Article connexe: Une plongée approfondie dans les matériaux stratifiés pour PCB

Considérations de conception lors de l'utilisation de matériaux PCB sans halogène

Les avantages de l'adoption de cartes sans halogène entraînent une complexité accrue, non seulement dans la phase de fabrication, mais également dans le processus de conception. Un excellent exemple réside dans l'utilisation de soudure et de flux sans halogène, ce qui peut parfois entraîner des problèmes tels que le grincement de la soudure. Ce phénomène se produit lorsque la soudure se conglomère en une seule grande goutte au lieu d'être répartie uniformément sur une connexion. Pour contrer ce défi, une approche de conception stratégique consiste à tirer parti de la technologie des masques de soudure pour définir précisément la pastille. Cette méthode de confinement aide à gérer la pâte à souder et réduit la probabilité de défauts.

Travailler avec de nouveaux matériaux présente ses particularités de conception uniques, nécessitant une communication efficace avec les fabricants ou des recherches approfondies avant leur mise en œuvre. Bien que les panneaux sans halogène deviennent progressivement plus disponibles, ils sont encore relativement rares. Il est essentiel d'engager un dialogue avec votre fabricant de PCB pour vérifier sa capacité à produire des PCB en utilisant des matériaux sans halogène.

Au fil du temps, notre prise de conscience croissante révèle que de nombreux matériaux de tous les jours présentent des risques potentiels pour la santé. Cette prise de conscience souligne l'importance des normes, telles que celles développées par des organisations telles que la CEI, pour les cartes sans halogène. Comprendre les sources typiques d'halogènes (telles que les BFR, les solvants et les isolants) nous permet d'identifier les éléments à remplacer lors de la transition vers des solutions sans halogène. Différentes normes permettent de faire varier les niveaux d'halogène et peuvent ou non détecter des types spécifiques. Des recherches préliminaires approfondies permettent d'identifier les problèmes potentiels sur votre circuit imprimé. Après avoir identifié les matériaux souhaités, la collaboration avec le fabricant et votre CM (fabricant sous contrat) est essentielle pour tracer la voie la plus efficace. Cela peut impliquer de peaufiner les conceptions ou d'affiner des étapes de fabrication spécifiques pour garantir un résultat PCB réussi.

Quelles sont les applications du PCB sans halogène

Les PCB sans halogène sont polyvalents et adaptés à un large éventail d'industries qui utilisent des cartes PCB électroniques, allant de l'électronique grand public à l'automatisation industrielle. Notamment, ils trouvent une application importante dans les secteurs de l'automobile et de la téléphonie mobile. Bien que les spécifications puissent différer, il est essentiel de consulter votre fabricant concernant les exigences spécifiques à l'industrie.

Ces planches sont privilégiées par les entreprises faisant preuve de responsabilité environnementale, visant à minimiser leur empreinte carbone et à réduire la libération de toxines lors de la production. Bien que les PCB sans halogène puissent profiter à n'importe quelle entreprise, ils sont particulièrement répandus parmi ceux qui s'engagent pour le développement durable.

Si vous envisagez des cartes sans halogène pour votre application mais que vous avez des inquiétudes quant à la compatibilité, n'hésitez pas à nous contacter. Nos experts en PCB sont prêts à discuter des distinctions entre les PCB sans halogène et les cartes traditionnelles et comment ces distinctions peuvent avoir un impact sur votre produit spécifique.