PCB sin halógenos

¿Qué es una placa de circuito sin halógenos?

Una placa de circuito sin halógenos es una placa que no utiliza elementos halógenos en el proceso de fabricación.

Los elementos halógenos incluyen:

• Flúor (F),
• Cloro (Cl),
• Bromo (Br),
• Yodo (I),
• Astato (At).

Las PCB normales suelen utilizar materiales que contienen halógenos, como retardantes de llama bromados (BFR) para prevenir incendios. Sin embargo, los halógenos producen gases tóxicos (como el cloruro de hidrógeno y las dioxinas) a altas temperaturas o al arder, lo cual es perjudicial para la salud y el medio ambiente. Por ello, muchas industrias han comenzado a utilizar materiales libres de halógenos para fabricar PCB.

Más amigable con el medio ambiente:

• Reducida toxicidad: Reducción de emisiones de gases tóxicos, las PCB sin halógenos disminuyen el daño causado por los residuos electrónicos
• Más fáciles de reciclar: Los materiales libres de halógenos son más fáciles de reciclar.
• Cumplimiento normativo: Cumplir con regulaciones ambientales como RoHS

Aspectos técnicos:

• Mayor estabilidad térmica: Las PCB sin halógenos generalmente presentan una mejor estabilidad térmica y son adecuadas para entornos de alta temperatura.
• Mejor rendimiento eléctrico: Con una constante dieléctrica y factor de pérdida más bajos, son adecuadas para transmisión de señales de alta frecuencia.
• Excelentes propiedades mecánicas: Los materiales libres de halógenos utilizados generalmente ofrecen mayor resistencia mecánica y fiabilidad.

Tipos y características de PCB sin halógenos

Según los materiales, estructuras y usos, los tipos comunes son:

1. PCB Halogen-free FR-4

El tipo más común, utiliza sustrato de resina epoxi reforzado con fibra de vidrio, pero no contiene retardantes de llama halogenados.
• Composición del material: sustrato de resina epoxi reforzado con fibra de vidrio, sin retardantes de llama halogenados, ignífugo con fósforo o nitrógeno.
• Propiedades térmicas: temperatura de transición vítrea (Tg) es de aproximadamente 150°C ~180°C.
• Propiedades eléctricas: buenas propiedades eléctricas y amplia gama de aplicaciones.

2. PCB Halogen-free de alta Tg

Adecuado para entornos de alta temperatura, la Tg es más alta que la FR4 ordinaria.
• Composición del material: resina epoxi sin halógenos de alto Tg.
• Propiedades térmicas: Tg varía entre 170°C ~ 260°C.
• Propiedades eléctricas: constante dieléctrica baja y factor de disipación bajo, adecuado para aplicaciones de alta frecuencia.

3. Placa de circuito impreso (PCB) de poliimida sin halógenos

Excelente estabilidad térmica y resistencia mecánica, adecuada para entornos adversos.
• Composición del material: resina de poliimida sin halógenos.
• Rendimiento térmico: Tg supera los 200°C y la temperatura de operación continua puede alcanzar los 260°C.
• Propiedades mecánicas: alta resistencia mecánica, muy estable.

4. Placa de circuito impreso flexible sin halógenos

Adecuada para instalaciones que requieren flexión.
• Composición del material: poliamida o película de poliéster libre de halógenos.
• Rendimiento térmico: buen rendimiento térmico, resistente a la flexión dinámica.
• Propiedades mecánicas: flexible y duradero.

5. PCB de alta frecuencia sin halógenos

Diseñado para circuitos de alta frecuencia.
• Composición del material: utiliza sustrato relleno de PTFE o cerámica.
• Rendimiento térmico: excelente estabilidad térmica (ligeramente inferior a la del material PI).
• Rendimiento eléctrico: constante dieléctrica y factor de disipación muy bajos, excelente integridad de la señal.

6. PCB de base metálica sin halógenos (MCPCB)

Se utiliza para mejorar la disipación del calor, los materiales sin halógenos se emplean en la capa dieléctrica.
• Composición del material: Núcleo de aluminio/cobre + capa de aislamiento sin halógenos.
• Rendimiento térmico: Buena conductividad térmica, adecuado para aplicaciones con altas exigencias de disipación de calor.
• Propiedades mecánicas: Estructura resistente y confiable.

7. PCB HDI sin halógenos (placa de interconexión de alta densidad)

Alta densidad de líneas, utilizando procesos avanzados como microvías y vías enterradas.
• Composición del material: Materiales sin halógenos de alto rendimiento (buen rendimiento eléctrico y térmico).
• Rendimiento térmico: Adecuado para aplicaciones de alta densidad y alto calor.
• Rendimiento eléctrico: Baja constante dieléctrica y baja pérdida, buena integridad de señal.

Desafíos de los PCB sin halógenos

Aunque los PCB sin halógenos se utilizan cada vez más en productos médicos, dispositivos portables y otros productos cercanos a las personas, aún enfrentan desafíos

• Mayor coste:

  Los retardantes de llama respetuosos con el medio ambiente son más caros que los retardantes de llama halogenados, lo que resulta en un aumento de los costos de PCB.
  Se necesita ajustar la producción (almacenamiento, procesamiento, equipo), lo que incrementa los costos operativos.

• Desafíos de rendimiento:

  Lograr una retención de llama tan buena como la de los retardantes halogenados requiere muchas pruebas.
  Los nuevos materiales deben reemplazar a los tradicionales sin reducir el rendimiento mecánico y eléctrico, lo cual es un equilibrio difícil.

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