高周波PCB技術 - ハロゲンフリーPCBとは

IEC組織（International Electro technical Commissionの略称）はPCBメーカーのためにハロゲンフリー基準を制定したが、いったいハロゲンフリーPCBとは何ですか。電子製品はいくつかの特定の材料を含み、これらの材料は最高濃度のハロゲンを含みます。「ハロゲンフリーPCB」を作成するには、一部の材料を置き換えるか、ボードでの使用を減らす必要があります。また、回路にハロゲンを含まないようにする量を決定する必要があります。代替物質の中には特別な設計上の注意事項が必要なものもあり、これらの要素も考慮する必要があります。

ほとんどのデザイナーに、PCB中のハロゲン元素がどこで発見されたかを聞いてみると、彼らはあなたに疑うべきことを教えてくれるのではないでしょうか。ハロゲンとは通常、臭化難燃剤（BFR）、塩素化溶媒、ポリ塩化ビニル（PVC）中に存在します。ハロゲンは明らかにあらゆる形や濃度で危険ではなく、PVC管を持ったり水道水を飲んだりしても健康上の問題には遭遇しません。パイプを燃やし、プラスチックが破裂したときに放出される塩素ガスを吸い込むなら、それは別のことかもしれません。これは電子製品におけるハロゲンの主な問題です。PCBライフサイクルの終了時にリリースできます。では、いったい回路基板のどこでハロゲンが発見されたのでしょうか。

ご存知のように、PVCは配管だけでなく、電線の絶縁にも使われているので、ハロゲンの源になる可能性があります。塩素化溶媒は、製造中にPCBを洗浄するために使用することができます。BFRはPCB積層板に用いられ、回路基板の発火のリスクを低減します。現在、回路中のハロゲンの主な源を検討していますが、どのように処理すればいいですか。

図１BGA付きプリント基板

ハロゲンフリーPCB

RoHSの鉛フリー要求のように、ハロゲンフリー基準はCMに新しい材料と製造方法を使用することを要求しています。さまざまな組織で設定されている標準的なハロゲンフリーの特定の制限と同じです。IEC定義は900 ppm未満の塩素と臭素と1500 ppm未満の全ハロゲンのハロゲンを含まないが、RoHSはそれ自体の限界があります。

今なぜオファーに「ハロゲンフリー」があるのですか。これは、規格を満たすことで、回路基板にハロゲンがないことを保証するとは限らないからです。例えば、IPCはPCB中のハロゲンを検出する試験を規定しており、これらの試験は通常、イオン結合したハロゲンを検出します。しかし、フラックス中に発見されたハロゲンのほとんどは共有結合結合しているため、この試験では検出できませんでした。これは、真のハロゲンフリー板材を製造するには、基準を超える必要があることを意味します。

ハロゲンの特定の源を探している場合、1つはTBBPAで、これは積層板でよく使われるBFRです。この起点を除去するには、活性リン基積層板などのハロゲンフリー積層板を指定する必要があります。半田フラックスや半田はPCBにハロゲンを導入することもあるので、そこに存在する可能性のある代替方法についてもメーカーと議論する必要があります。回路基板に新材料や新技術を採用するのはつらいかもしれませんが、ハロゲンフリー回路にはいくつかの利点があります。ハロゲンフリーPCBは一般的に良好な放熱性信頼性を有し、これは鉛フリー回路に必要な高温プロセスにより適していることを意味します。信号の完全性を維持したい場合は、通常は低い誘電率もあります。

ハロゲンフリープレート設計

ハロゲンフリープレートの利点は、製造中だけでなく設計中も複雑さを増すことを代償とします。1つの良い例は、ハロゲンフリーはんだとフラックスです。ハロゲンを含まない品種は、半田とフラックスの割合を変え、傷を引き起こすことがあります。これは、溶接材料が結合全体に分散するのではなく、大きなボールに結合された場所です。この問題を解決する1つの方法は、ソルダーレジスト膜を使用してパッドをよりよく定義することです。これにより、はんだペーストにエッジを巻き取り、欠陥を減らすことができます。

多くの新しい材料には独自のデザインの癖があり、メーカーに連絡したり、研究したりしてから使用する必要がある場合があります。ハロゲンフリープレートの数は増加していますが、一般的ではありません。メーカーと話をして、彼らがハロゲンフリー材料でPCBを製造する能力があるかどうかを見るべきです。

時間が経つにつれて、私たちは毎日使用するますます多くの材料が私たちに健康リスクを構成することを発見したようです。これがIECのような組織がハロゲンフリー板規格を開発した理由です。ハロゲン（BFR、溶媒、絶縁材料）が通常どこで発見されるかを覚えておいてください。したがって、ハロゲンを含まない必要がある場合は、置換するハロゲンを知ることができます。異なる基準により、異なる含有量のハロゲンを使用することができ、特定の種類のハロゲンが検出されない可能性があります。PCB上の問題領域の場所について事前に検討する必要があります。どの材料を使用するかが分かったら、メーカーやCMと照合して最適な進路を決めたほうがいいです。回路基板が正常に完成するように設計を調整するか、いくつかの製造ステップでベンダーと連携する必要がある場合があります。