हैलोजन मुक्त पीसीबी

हैलोजन-मुक्त पीसीबी क्या है?

हैलोजन रहित पीसीबी एक सर्किट बोर्ड है जिसके निर्माण प्रक्रिया में हैलोजन तत्वों का उपयोग नहीं किया जाता है।

हैलोजन तत्व शामिल हैं:

• फ्लोरीन (F),
• क्लोरीन (Cl),
• ब्रोमीन (Br),
• आयोडीन (I),
• एस्टेटाइन (At)।

सामान्य पीसीबी में अक्सर आग को रोकने के लिए हैलोजन युक्त सामग्री जैसे ब्रोमिनेटेड फ्लेम रिटार्डेंट्स (BFRs) का उपयोग किया जाता है। हालांकि, उच्च तापमान पर या जलने पर हैलोजन विषैली गैसें (जैसे हाइड्रोजन क्लोराइड और डायोक्सिन) उत्पन्न करते हैं, जो स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए हानिकारक हैं। इसलिए, कई उद्योगों ने पीसीबी बनाने के लिए हैलोजन-मुक्त सामग्री का उपयोग करना शुरू कर दिया है।

पर्यावरण के लिए अधिक मित्रतापूर्ण:

• कम विषाक्तता: विषैली गैसों के उत्सर्जन में कमी, हैलोजन-मुक्त पीसीबी इलेक्ट्रॉनिक कचरे के नुकसान को कम करते हैं
• पुन: चक्रण करना आसान: हैलोजन-मुक्त सामग्री को पुन: चक्रित करना आसान है।
• नियमों के साथ अनुपालन: RoHS जैसे पर्यावरण नियमों के साथ अनुपालन करें

तकनीकी पहलू:

• मजबूत थर्मल स्थिरता: हैलोजन-मुक्त पीसीबी में आमतौर पर बेहतर थर्मल स्थिरता होती है और यह उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए उपयुक्त है।
• बेहतर विद्युत प्रदर्शन: कम परावैद्युत स्थिरांक और हानि कारक के साथ, यह उच्च आवृत्ति संकेत संचरण के लिए उपयुक्त है।
• उत्कृष्ट यांत्रिक गुण: हैलोजन-मुक्त सामग्री का उपयोग आमतौर पर अधिक मजबूत यांत्रिक शक्ति और विश्वसनीयता प्रदान करता है।

हैलोजन-मुक्त पीसीबी के प्रकार और विशेषताएं

सामग्री, संरचनाओं और उपयोग के आधार पर, सामान्य प्रकार हैं:

1. हैलोजन-मुक्त एफआर-4 पीसीबी

सबसे आम प्रकार, कांच फाइबर से सुदृढीकृत एपॉक्सी राल सब्सट्रेट का उपयोग करता है, लेकिन इसमें हैलोजन रोधी अग्निरोधक नहीं होते हैं।
• सामग्री संरचना: कांच फाइबर एपॉक्सी राल सब्सट्रेट, हैलोजन रोधी अग्निरोधक नहीं होते हैं, फास्फोरस या नाइट्रोजन के साथ अग्निरोधी।
• थर्मल गुण: ग्लास ट्रांजिशन तापमान (Tg) लगभग 150°C ~180°C है।
• विद्युत गुण: अच्छे विद्युत गुण और उपयोग की विस्तृत श्रृंखला।

2. हैलोजन-मुक्त उच्च Tg पीसीबी

उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए उपयुक्त, Tg सामान्य FR4 से अधिक है।
• सामग्री संरचना: उच्च Tg वाला हैलोजन-मुक्त एपॉक्सी राल।
• तापीय गुण: Tg 170°C ~ 260°C के बीच होता है।
• विद्युत गुण: निम्न डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक और निम्न ऊर्जा क्षय गुणांक, उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।

3. हैलोजन-मुक्त पॉलिमाइड (PI) पीसीबी

उत्कृष्ट तापीय स्थिरता और यांत्रिक शक्ति, कठिन वातावरण के लिए उपयुक्त।
• सामग्री संरचना: हैलोजन-मुक्त पॉलिमाइड राल।
• तापीय प्रदर्शन: Tg 200°C से अधिक होता है, और निरंतर संचालन तापमान 260°C तक पहुंच सकता है।
• यांत्रिक गुण: उच्च यांत्रिक शक्ति, बहुत स्थिर।

4. हैलोजन-मुक्त लचीला पीसीबी

मोड़ने की आवश्यकता वाले स्थापन के लिए उपयुक्त।
• सामग्री संरचना: हैलोजन-मुक्त पॉलिमाइड या पॉलिएस्टर फिल्म।
• थर्मल प्रदर्शन: अच्छा थर्मल प्रदर्शन, गतिशील मोड़ने के लिए प्रतिरोधी।
• यांत्रिक गुण: लचीला और टिकाऊ।

5. हैलोजन-मुक्त उच्च-आवृत्ति पीसीबी

उच्च-आवृत्ति सर्किट के लिए डिज़ाइन किया गया।
• सामग्री संरचना: PTFE या सेरेमिक भरे हुए सब्सट्रेट का उपयोग करें।
• थर्मल प्रदर्शन: उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता (PI सामग्री की तुलना में थोड़ा कम)।
• विद्युत प्रदर्शन: बहुत कम परावैद्युत स्थिरांक और अपव्यय कारक, उत्कृष्ट संकेत अखंडता।

6. हैलोजन-मुक्त धातु आधारित पीसीबी (MCPCB)

ऊष्मा अपव्यय को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है, परावैद्युत परत में हैलोजन-मुक्त सामग्री का उपयोग किया जाता है।
• सामग्री संरचना: एल्यूमीनियम/तांबे की कोर + हैलोजन-मुक्त इन्सुलेशन परत।
• थर्मल प्रदर्शन: अच्छा थर्मल कंडक्टिविटी, उच्च ऊष्मा अपव्यय आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।
• यांत्रिक गुण: मजबूत और विश्वसनीय संरचना।

7. हैलोजन-मुक्त HDI PCB (उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट बोर्ड)

उच्च लाइन घनत्व, माइक्रोविया और बर्ड विया जैसी उन्नत प्रक्रियाओं का उपयोग करना।
• सामग्री संरचना: उच्च-प्रदर्शन वाली हैलोजन-मुक्त सामग्री (अच्छा विद्युत और थर्मल प्रदर्शन)।
• थर्मल प्रदर्शन: उच्च-घनत्व और उच्च-ऊष्मा अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।
• विद्युत प्रदर्शन: निम्न डाइलेक्ट्रिक स्थिरांक और हानि, अच्छी संकेत अखंडता।

हैलोजन-मुक्त PCB की चुनौतियाँ

हालांकि हैलोजन-मुक्त PCB का उपयोग चिकित्सा, पहनने योग्य उपकरणों और अन्य उत्पादों जो मनुष्य के करीब आते हैं, में बढ़ रहा है, लेकिन फिर भी चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है

• उच्च लागत:

  पर्यावरण के अनुकूल अग्निरोधक दवाओं की लागत हैलोजन अग्निरोधक दवाओं की तुलना में अधिक होती है, जिससे पीसीबी की लागत में वृद्धि होती है।
  उत्पादन को समायोजित करने की आवश्यकता है (भंडारण, संसाधन, उपकरण), जिससे संचालन लागत बढ़ जाती है।

• प्रदर्शन में चुनौतियाँ:

  हैलोजन अग्निरोधक दवाओं के समान अग्निरोधक क्षमता प्राप्त करने के लिए बहुत सारी परीक्षण की आवश्यकता होती है।
  नए सामग्रियों को पारंपरिक सामग्रियों का स्थान लेना चाहिए बिना यांत्रिक और विद्युत प्रदर्शन में कमी किए, जो संतुलन बनाए रखना मुश्किल है।

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