Понимание класса горючести UL 94V-0 для печатных плат (ПП)

Ключевые слова: 94V-0 печатная плата

UL 94 V-0 — это стандарт воспламеняемости для конкретного материала печатной платы (ПП), определяющий его высокую огнестойкость. Данный рейтинг указывает на то, что материал соответствует испытаниям печатных плат UL 94V-0 на воспламеняемость. В частности, это означает, что материал соответствует стандарту UL 94 лаборатории Underwriters Laboratories по классификации 94V-0.

Что касается электронного оборудования, например портативных устройств и их печатных плат, устойчивость к возгоранию является очень важным фактором, который необходимо учитывать для предотвращения пожара. Все материалы, имеющие рейтинг 94V-0, сохраняют характеристики вертикального горения в соответствии с наиболее признанными процедурами испытаний стандарта UL 94. В этой статье рассматривается вся необходимая информация о важности рейтингов воспламеняемости печатных плат, что включает или подразумевает стандарт 94V-0, а также ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе плат.

Рейтинги воспламеняемости печатных плат

Включения полимерных веществ, такие как смола, армирующие ткани и связующие пленки, по своей природе обладают разной воспламеняемостью. Стандартизация огнестойких свойств печатных плат обеспечивает измеримость для безопасного выбора материала.

Испытания на воспламеняемость UL 94

Процедуры испытаний Underwriters Laboratories, классификации горючести UL 94, определяют характеристики горения пластиковых веществ. Они применяются для оценки устойчивости к воспламенению, а также характеристик горения.

UL 94 V – испытание на вертикальное горение

UL 94 VTM – Метод испытания на вертикальное горение толстых материалов

V1564 – Метод испытания на вертикальное горение передовых термопластичных материалов, полиэстера или других термопластичных материалов на уровне испытаний 5V.

По результатам материалы получают классификации воспламеняемости UL: V-0, V-1 и V-2 в зависимости от различной устойчивости к горению. Также могут существовать дополнительные обозначения для материалов, включая 5VA и 5VB в соответствии со стандартом испытаний UL 94 5V.

Максимальная оценка вертикального горения по UL 94 V с классом V-0 соответствует аккредитации 94V-0.

Испытания на пожарную опасность IEC 60695

Другой набор стандартов для электротехнической продукции и компонентов представлен серией IEC 60695, выпущенной Международной электротехнической комиссией (МЭК), которая определяет потенциальные пожарные опасности. Это включает:

Предложение МЭК IEC 60695-11-10: Испытание на воспламеняемость раскаленной проволокой

IEC 60695-11-20 – Испытание игольчатым пламенем для гибких материалов

Таким образом, UL 94 не только позволяет проводить сравнительную оценку материалов по воспламеняемости, но и IEC 60695 напрямую определяет критерии прохождения/непрохождения испытаний. Раздельная оценка этих двух методик испытаний обеспечивает более комплексные результаты проверки пожарной безопасности печатных плат. Как правило, любой материал, имеющий рейтинг 94V-0, также проходит испытания по IEC 60695.

Что такое рейтинг UL 94V-0

Печатные платы типа 94V-0 соответствуют испытанию на воспламеняемость UL 94 V, достигая уровня классификации вертикального горения «V-0». Это означает, что платы обладают чрезвычайно высокой огнестойкостью со временем самозатухания менее 0,1 секунды при возгорании.

Стандарт рейтинга UL 94V-0

Среднее время горения должно быть меньше или равно 10 секундам.

Общее время горения ≤ 50 секунд

Капли горящего материала не допускаются

Тлеющие частицы не допускаются

Это связано с тем, что обозначение 94V-0 представляет одну из самых строгих классификаций по горючести в рамках испытаний UL 94 на вертикальное горение. Оно отражает высокую огнестойкость в плане способности к самозатуханию, отсутствию капелеобразования и устойчивости к тлению или искрению.

Преимущества использования материалов печатных плат с рейтингом 94V-0

Печатные платы, соответствующие рейтингу 94V-0, обеспечивают существенное повышение безопасности и меры предотвращения возгорания для электронных систем:

Негорючесть - быстро поглощает пламя и не продолжает гореть после удаления источника возгорания.

Безгалогенность - эффективно предотвращает образование токсичных/коррозионных газов, выделяющихся при горении.

Устойчивость к тлеющему разряду - отсутствует свечение накала при контакте с горячими проводами.

Нетекачесть - предотвращает образование вязкого потока горящих расплавленных частиц с конструкции.

Таким образом, использование материала UL 94V-0 снижает вероятность потерь, связанных с пожаром и дымом. Это важно как в потребительских товарах, промышленной электронике и медицинских устройствах, так и в транспортных системах. Высокая степень огнестойкости также позволяет таким печатным платам легко соответствовать требованиям безопасности конечного продукта для потребителя.

Материалы, используемые для изготовления печатной платы 94 V-0

Огнестойкие (FR) ламинаты: Эти ламинаты доступны со стеклотканью, армированной эпоксидной или полиимидной основой, что обеспечивает их соответствие стандартам UL 94V-0 и IEC 60695 за счет использования бромированных составов. Они предоставляют оптимальные решения для вопросов электрических, тепловых и механических нагрузок.

Ламинаты с высокой температурой (Hi-Tg) - улучшенные эпоксидные смолы, превышающие температуру стеклования, делают продукцию соответствующей UL 94 V-0, имея при этом более высокие рабочие температуры свыше 170°C. Это подразумевает необходимость определенного понимания процессов пайки.

Композитные эпоксидные материалы (CEM) - материал, заменяющий FR-4, основанный на использовании армирования нетканой стеклотканью. Включает отдельные компоненты, достигшие рейтинга V-0, использование которых не требует галогенированных антипиренов. Экологически безопасны.

Большое количество надежных производителей печатных плат предоставляют сертифицированные по 94V-0 изделия с различными базовыми материалами для жестких, жестко-гибких, гибких и высокочастотных плат, разработанных для максимальной огнестойкости. Конкретная химия смол, а также стили плетения требуют инновационных стратегий для достижения некапельной воспламеняемости, а также адекватных диэлектрических, тепловых и механических характеристик.

Еще раз, задействованная производственная техника определяется как Конструкция Ламинирования для 94V-0.

Базовые материалы, препреги, связующие пленки, составляющие структуру печатной платы, определяют рейтинг пожарной безопасности. Решения в этой области проектирования требуются для послойного расположения сердечников, толщины печатной платы и ламинации.

Выбор сердечников/препрегов

Многослойная плата должна быть изготовлена из сердечников, препрегов и связующих слоев, сертифицированных в соответствии со стандартами UL 94V-0. Поскольку препреги и сердечники по отдельности не соответствуют требованиям V-0, это может привести к неудачам, даже если медные слои по отдельности соответствуют или обеспечивают результат V-0.

Все ламинаты от производителя печатных плат, имеющие инженерный рейтинг UL 94V-0 для всех слоев, идеальны с точки зрения соответствия.

Конструкция слоев

По возможности избегайте сложных структур, и гораздо лучше сохранять конструкции симметричными и сбалансированными. Не пытайтесь использовать большое разнообразие материалов по поперечному сечению - рейтинги огнестойкости могут значительно различаться, что приводит к отказам. Также наблюдается проблема с большим количеством интерфейсов от смешанных сердечников и препрегов с различной химией.

Увеличение общей толщины платы может улучшить огнестойкость, но необходимо проверить, чтобы это не вызвало проблемы расслоения во время ламинации при сохранении рейтинга UL 94V-0.

Типы связующих пленок

Как и класс материала FR-4, обычные связующие слои могут не достигать V-0. Для достижения конструкции 94V-0 без влияния на процесс ламинации используются огнестойкие пленки, содержащие специальные решения для PVB. Многие из них предлагаются для высокой Tg, вязкости разрушения, адгезии и реологии.

Ограничьте использование связующих пленок насколько это возможно. Процесс конструкции должен быть подтвержден для плат с большим количеством слоев, которые получают рейтинг 94V-0.

Заключение

В результате было показано, что только наилучшие методики проектирования безопасности продукции могут производить безотказные печатные платы, соответствующие классу горючести 94V-0. Выбор подходящих материалов, оценка конструктивных решений и прямое взаимодействие с производителями гарантируют, что конечный продукт достигнет наивысших уровней огнестойкости по стандарту UL 94V.

В связи с возросшей озабоченностью по поводу защиты потребителей и их безопасности, а также с рисками возгорания, связанными с электрическими и электронными изделиями, материалы печатных плат, используемые в упомянутых устройствах, должны проходить сторонние испытания по наивысшим негорючим стандартам. Платы, соответствующие классу 94V-0, обеспечивают значительное улучшение в замедлении распространения огня, снижении риска и возможности избежать угрозы.

Применение превосходного огнестойкого класса для плат следует считать базовым предварительным условием при выборе услуги по изготовлению печатных плат, поскольку это обеспечивает высочайший стандарт защиты UL 94V-0 как для конечного продукта, так и для потребителя.