PCB Senza Alogeni

Che cos'è un PCB senza alogeni?

Un PCB senza alogeni è una scheda circuitale che non utilizza elementi alogeni nel processo di produzione.

Gli elementi alogeni includono:

• Fluoro (F),
• Cloro (Cl),
• Bromo (Br),
• Iodio (I),
• Astato (At).

Le PCB tradizionali spesso utilizzano materiali contenenti alogeni, come ritardanti di fiamma alogenati (BFR) per prevenire incendi. Tuttavia, gli alogeni producono gas tossici (come cloruro di idrogeno e diossine) ad alte temperature o quando bruciati, che sono dannosi per la salute e l'ambiente. Per questo motivo, molte industrie hanno iniziato a utilizzare materiali senza alogeni per produrre PCB.

Più rispettoso dell'ambiente:

• Ridotta tossicità: riduzione delle emissioni di gas tossici, i PCB senza alogeni riducono il danno provocato dai rifiuti elettronici
• Più facili da riciclare: i materiali senza alogeni sono più facili da riciclare.
• Conformità alle normative: conformità alle normative ambientali come RoHS

Aspetti tecnici:

• Maggiore stabilità termica: i PCB senza alogeni generalmente presentano una migliore stabilità termica e sono adatti per ambienti ad alta temperatura.
• Migliore prestazione elettrica: con una costante dielettrica e un fattore di perdita più bassi, sono adatti per la trasmissione di segnali ad alta frequenza.
• Eccellenti proprietà meccaniche: I materiali privi di alogeni utilizzati generalmente offrono una maggiore resistenza meccanica e affidabilità.

Tipi e caratteristiche delle PCB senza alogeni

In base a materiali, struttura e utilizzi, i tipi comuni sono:

1. PCB Halogen-free FR-4

Il tipo più comune, utilizza un substrato in resina epossidica rinforzata con fibra di vetro, ma non contiene ritardanti di fiamma alogeni.
• Composizione del materiale: substrato in resina epossidica rinforzata con fibra di vetro, non contiene ritardanti di fiamma alogeni, il ritardo di fiamma è ottenuto con fosforo o azoto.
• Proprietà termiche: la temperatura di transizione vetrosa (Tg) è circa 150°C ~180°C.
• Proprietà elettriche: buone proprietà elettriche e ampia gamma di applicazioni.

2. PCB Halogen-free ad alta Tg

Adatta per ambienti ad alta temperatura, la Tg è superiore a quella del normale FR4.
• Composizione del materiale: resina epossidica senza alogeni con alto Tg.
• Proprietà termiche: Tg varia da 170°C ~ 260°C.
• Proprietà elettriche: bassa costante dielettrica e basso fattore di dissipazione, adatto per applicazioni ad alta frequenza.

3. PCB in poliimide (PI) senza alogeni

Eccellente stabilità termica e resistenza meccanica, adatto per ambienti difficili.
• Composizione del materiale: resina in poliimide senza alogeni.
• Prestazioni termiche: Tg supera i 200°C e la temperatura di funzionamento continua può raggiungere i 260°C.
• Proprietà meccaniche: alta resistenza meccanica, molto stabile.

4. PCB flessibile senza alogeni

Adatto per installazioni che richiedono piegatura.
• Composizione materiale: poliimide o film di poliestere senza alogeni.
• Prestazioni termiche: Buone prestazioni termiche, resistente alla flessione dinamica.
• Proprietà meccaniche: Flessibile e durevole.

5. PCB ad alta frequenza senza alogeni

Progettato per circuiti ad alta frequenza.
• Composizione materiale: Utilizza substrato riempito con PTFE o ceramica.
• Prestazioni termiche: Eccellente stabilità termica (leggermente inferiore rispetto al materiale PI).
• Prestazioni elettriche: Costante dielettrica e fattore di dissipazione molto bassi, eccellente integrità del segnale.

6. PCB su base metallica senza alogeni (MCPCB)

Utilizzato per migliorare il dissipamento del calore, i materiali senza alogeni vengono utilizzati nello strato dielettrico.
• Composizione del materiale: Nucleo in alluminio/rame + strato isolante senza alogeni.
• Prestazioni termiche: Buona conducibilità termica, adatto per applicazioni con elevate esigenze di dissipazione del calore.
• Proprietà meccaniche: Struttura resistente e affidabile.

7. PCB HDI senza alogeni (High Density Interconnect Board)

Elevata densità di tracciamento, utilizzo di processi avanzati come microvia e via interrate.
• Composizione del materiale: Materiali ad alte prestazioni senza alogeni (buone prestazioni elettriche e termiche).
• Prestazioni termiche: Adatto per applicazioni ad alta densità e con elevato calore.
• Prestazioni elettriche: Basso coefficiente dielettrico e basse perdite, buona integrità del segnale.

Sfide dei PCB senza alogeni

Sebbene i PCB senza alogeni siano sempre più utilizzati in dispositivi medici, indossabili e altri prodotti a contatto con le persone, continuano a presentare alcune sfide

• Costi più elevati:

  I ritardanti di fiamma ecologici sono più costosi rispetto ai ritardanti alogeni, causando un aumento dei costi dei PCB.
  La produzione deve essere adattata (stoccaggio, lavorazione, attrezzature), aumentando i costi operativi.

• Sfide legate alle prestazioni:

  Per ottenere un effetto ritardante sul fuoco pari a quello dei ritardanti alogeni è necessario effettuare molti test.
  I nuovi materiali devono sostituire i materiali tradizionali senza ridurre le prestazioni meccaniche ed elettriche, un equilibrio difficile da raggiungere.

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