Compreendendo a Classificação de Inflamabilidade UL 94V-0 para Placas de Circuito Impresso (PCBs)

Palavras-chave: PCB 94V-0

UL 94 V-0 é um padrão de inflamabilidade para materiais específicos de placa de circuito impresso (PCB) que define sua alta resistência à chama. Esta classificação informa que o material corresponde aos testes de inflamabilidade UL 94V-0 para PCB. Especificamente, significa que o material é classificado como 94V-0 de acordo com o padrão UL 94 da Underwriters Laboratories.

Em relação a equipamentos eletrônicos, por exemplo, equipamentos portáteis como suas placas de circuito, a resistência ao fogo é um fator muito importante que deve ser considerado para evitar conflagrações. Todos os materiais que possuem a classificação 94V-0 mantêm a característica de queima vertical dos procedimentos de teste mais reconhecidos do padrão UL 94. Este artigo abrange todas as informações necessárias sobre os imperativos das classificações de inflamabilidade de PCB, quais informações o padrão 94V-0 inclui ou implica e fatores importantes a considerar ao escolher as placas.

Classificações de Inflamabilidade de PCB

As inclusões de substâncias poliméricas atualmente são resina, tecidos de reforço e filmes adesivos, que por característica inerente possuem diferentes inflamabilidades. Padronizar as propriedades retardantes de chama das placas de circuito oferece mensurabilidade para orientar com segurança a escolha do material.

Teste de Inflamabilidade UL 94

Os procedimentos de teste da Underwriters Laboratories, classificações de chama UL 94, definem as características de queima de substâncias plásticas. Eles são submetidos a testes para que a resistência à ignição, bem como a característica de queima, possam ser avaliadas.

UL 94 V – teste de queima vertical

UL 94 VTM – Método de teste para teste de queima vertical de materiais espessos

V1564 – Método de teste para teste de queima vertical de materiais termoplásticos avançados de poliéster ou outros materiais termoplásticos em um nível de teste de 5V.

A partir dos resultados, os materiais recebem classificações de inflamabilidade UL de V-0, V-1 e V-2 com referência à resistência variável à queima. Também pode haver outras designações adicionais para os materiais, que incluem 5VA e 5VB sob o padrão de teste UL 94 5V.

Máxima de avaliação de queima vertical UL 94 V com a classe V-0 credenciada 94V-0.

Teste de Risco de Incêndio IEC 60695

Outro conjunto de padrões para produtos e componentes eletrotécnicos é fornecido pela série IEC 60695 emitida pela Comissão Eletrotécnica Internacional, que identifica possíveis riscos de incêndio. Isso inclui:

Proposta IEC 60695-11-10: Teste de inflamabilidade por fio incandescente

IEC 60695-11-20 – Teste de chama de agulha para características de material flexível

Assim, o UL 94 não apenas permite uma classificação relativa dos materiais em termos de inflamabilidade, mas o IEC 60695 especifica diretamente critérios de aprovação/reprovação para os testes. Avaliar separadamente essas duas metodologias de teste garante resultados mais abrangentes da segurança contra incêndio da PCB. Geralmente, qualquer material que possua a classificação 94V-0 também passa nos testes IEC 60695.

O que é a Classificação UL 94V-0

O tipo de PCBs que são placas de circuito impresso 94V-0 cumpriram o teste de inflamabilidade UL 94 V, atingindo o nível de classificação de queima vertical 'V-0'. Isto sugere que as placas têm resistência ao fogo extremamente alta com tempos de auto-extinção abaixo de 0,1 segundo quando acesas.

Padrão de Classificação UL 94V-0

O tempo médio de queima deve ser menor ou igual a 10 segundos.

Tempo total de queima ≤ 50 segundos

Não são permitidas gotas em chamas

Não são permitidas partículas incandescentes

Isto se deve ao significado de 94V-0, que representa algumas das classificações de chama mais rigorosas sob os testes de queima vertical UL 94. Reflete alta resistência à chama em termos de sua capacidade de auto-extinção, não gotejamento e sua capacidade de resistir a brilho ou faísca.

Vantagens de usar Materiais de PCB 94V-0

Placas de circuito impresso em conformidade com a classificação 94V-0 proporcionam melhorias substanciais de segurança e medidas de prevenção de incêndio para sistemas eletrônicos:

Não inflamável - consome rapidamente a chama e não continua a queimar quando a fonte de ignição é removida.

Livre de halogênio - eficiência na prevenção da formação de gases tóxicos/corrosivos produzidos durante a combustão.

Resistente ao fio incandescente - Não apresenta incandescência ao entrar em contato com fios quentes.

Sem gotejamento - Impede um fluxo viscoso de partículas fundidas em chamas provenientes da estrutura.

Portanto, o uso de material UL 94V-0 reduz as chances de perdas relacionadas a incêndio e fumaça. Estas são importantes em produtos de consumo, eletrônicos industriais e dispositivos médicos, bem como em sistemas de transporte. O alto grau de retardância de chama também permite que tais placas de circuito impresso cumpram facilmente os requisitos de segurança do consumidor no produto final.

Materiais Utilizados na Fabricação de Placas de Circuito Impresso 94 V-0

Laminados Retardantes de Chama (FR): Estes laminados estão disponíveis com núcleos de epóxi ou polimida reforçados com tecido de vidro que se adequam aos padrões UL 94V-0 e IEC 60695 através do uso de formulações bromadas. Eles fornecem as melhores soluções para questões de cargas elétricas, térmicas e mecânicas.

Laminados de Alta Temperatura (Hi-Tg) – resinas epóxi aprimoradas que ultrapassam a temperatura de transição vítrea tornam os produtos compatíveis com UL 94 V-0, além de terem temperaturas operacionais mais altas, acima de 170°C. Isso significa ter um certo nível de compreensão dos processos de soldagem.

Materiais Compostos de Epóxi (CEMs) – material substituto do FR-4 baseado no uso de reforço de tecido de fibra de vidro não tecido. Inclui partes individuais que atingiram classificação V-0, cujo uso não requer retardantes de chama halogenados. Amigo do ambiente.

Um grande número de fabricantes confiáveis de PCB fornece certificação 94V-0, com diferentes materiais de base para placas rígidas, rígido-flexíveis, flexíveis e de alta frequência, projetadas para maximizar a resistência ao fogo. A química exata da resina, bem como os estilos de tecelagem, requerem estratégias inovadoras para alcançar inflamabilidade sem gotejamento, bem como desempenho dielétrico, térmico e mecânico adequado.

Mais uma vez, a técnica de produção envolvida é identificada como Construção por Laminação para 94V-0.

Os materiais de base, pré-impregnados (prepregs) e filmes de ligação que constituem a pilha da placa de circuito impresso determinam a classificação de segurança contra incêndio. Decisões neste domínio de projeto são necessárias para a estratificação do núcleo, espessura do PCB e laminação.

Selecionando Núcleos/Prepregs

Uma placa multicamada deve ser feita de núcleos, prepregs e camadas de ligação que tenham sido certificados de acordo com os padrões UL 94V-0. Como prepregs e núcleos não atendem individualmente aos requisitos V-0, isso pode levar a falhas, mesmo que as camadas de cobre atendam ou ofereçam resultados V-0 separadamente.

Todos os laminados do fabricante de PCB que possuem UL 94V-0 projetados para manter a classificação para todas as camadas são ideais do ponto de vista da conformidade.

Construção da Pilha (Stackup)

Evite estruturas complexas, se possível, e é muito melhor manter construções simétricas e equilibradas. Não tente usar uma grande variedade de materiais ao longo da seção transversal – as classificações de resistência ao fogo podem variar amplamente, causando falhas. Outro desafio com um alto número de interfaces provenientes de núcleos mistos e prepregs com química diferente também é observado.

Aumentar a espessura geral da placa pode melhorar a resistência à chama, mas verifique para garantir que isso não introduza problemas de delaminação durante a laminação, mantendo a classificação UL 94V-0.

Tipos de Filme de Ligação (Bonding Film)

Assim como a classe de material FR-4, as camadas de ligação regulares podem não atingir V-0. Para alcançar uma construção 94V-0 sem afetar a questão da laminação, são utilizados filmes retardantes de chama contendo soluções específicas para o PVB. Numerosos têm sido propostos para alta Tg, tenacidade à fratura, adesão e reologia.

Limite o uso de filmes de ligação tanto quanto possível. O processo de construção deve ser confirmado para placas com alto número de camadas que estão sendo classificadas como 94V-0.

Conclusão

Como resultado, indicou que apenas as melhores técnicas para projetar a segurança do produto podem produzir placas de circuito impresso livres de defeitos com conformidade de inflamabilidade 94V-0. Escolher os materiais adequados, avaliar as formações de construção e envolver-se diretamente com os fornecedores de fabricação garante que o produto final atinja os mais altos níveis de taxas de resistência ao fogo conforme UL 94V.

Devido às crescentes preocupações com a proteção do consumidor e a segurança essencial do consumidor, aliadas aos riscos de incêndio associados a produtos elétricos e eletrônicos, os substratos de PCI utilizados nos dispositivos mencionados devem passar por testes de terceiros segundo os mais altos padrões de não inflamabilidade. As placas conformes com a classe 94V-0 oferecem grandes melhorias na retardo ao fogo, atenuação de risco e escape de ameaça.

A aplicação de uma classe superior de resistência ao fogo em aplicações de cartões de circuito deve ser considerada um pré-requisito básico ao selecionar o serviço de fabricação de PCI, devido à adoção do mais alto padrão de proteção UL 94V-0 para o produto final e para o consumidor.