UL 94V-0 در مقابل UL 94V-1: این تفاوت برای کاربردهای برد مدار چاپی (PCB) چه معنایی دارد؟

رتبه‌بندی قابلیت اشتعال، جنبه‌ای حیاتی اما اغلب نادیده گرفته‌شده در طراحی برد مدار چاپی (PCB) است. در میان استانداردهای مورد ارجاع بیشتر، UL 94 قرار دارد که پلاستیک‌ها و مواد پلیمری را بر اساس نحوه سوختن آن‌ها هنگام قرار گرفتن در معرض شعله طبقه‌بندی می‌کند. در این استاندارد، UL 94V-0 و UL 94V-1 به‌ویژه در مورد برد مدار چاپی (PCB)، لامینات و اجزای عایق اهمیت دارند.

درک تفاوت بین این دو رتبه‌بندی به مهندسان کمک می‌کند تا بین ایمنی، انطباق با استانداردها، قابلیت اطمینان و هزینه تعادل برقرار کنند. ایمنی، انطباق با استانداردها، قابلیت اطمینان و هزینه.

مروری بر آزمون سوختن عمودی UL 94

UL 94 استانداردی برای قابلیت اشتعال پلاستیک‌هاست که توسط آزمایشگاه بیمه‌گران (Underwriters Laboratories یا UL) توسعه یافته است. طبقه‌بندی‌های «V» (عمودی) رفتار ماده را هنگامی که به‌صورت عمودی نصب شده و در معرض شعله‌ی باز قرار گرفته است، ارزیابی می‌کنند.

در حین آزمون:

· شعله دو بار به ماده اعمال می‌شود

· پس از هر بار اعمال شعله، زمان ادامه‌ی شعله‌وری پس از خاموش‌شدن شعله‌ی خارجی (after flame time)، زمان تابش باقی‌مانده پس از خاموش‌شدن شعله (afterglow time) و رفتار قطره‌ریزی اندازه‌گیری می‌شوند

· پنبه‌ای که در زیر نمونه قرار داده می‌شود، بررسی می‌کند که آیا قطرات مذاب باعث ایجاد حریق‌های ثانویه می‌شوند یا خیر

رتبه‌بندی‌های عمودی رایج برای مواد مربوط به PCB عبارتند از V-0 و V-1.

توضیحات UL 94V-0 (ترجیح‌داده‌شده برای PCBها)

UL 94V-0 سخت‌ترین رتبه‌بندی احتراق‌پذیری عمودی است که به‌طور رایج در صنعت الکترونیک استفاده می‌شود.

شرایط کلیدی:

· خاموش شدن شعله در مدت زمان ۱۰ ثانیه پس از اشتعال

· بدون قطرات آتش‌گیرنده که پنبه را مشتعل کنند

· زمان کلی احتراق محدود در طول چندین بار اشتعال

چرا UL 94V-0 در طراحی PCB اهمیت دارد

بردهای مدار چاپی (PCB) در محیط‌هایی کار می‌کنند که خطاهای الکتریکی، اجزای داغ‌شده و رویدادهای قوس الکتریکی ممکن است رخ دهند. رتبه‌بندی V-0 خطر تشدید یک خطای محلی به آتش‌سوزی پایدار را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

کاربردهای رایج مرتبط با بردهای مدار چاپی:

· لایه‌های FR-4 (زیرلایه استاندارد بردهای مدار چاپی)

· بردهای مدار چاپی با تراکم بالا

· بردهای الکترونیک قدرت

· سیستم‌های مدیریت باتری

· الکترونیک مصرفی که نیازمند تأیید نظارتی است

به دلیل مقاومت عالی آن در برابر آتش، استاندارد UL 94V-0 اغلب برای انطباق با استانداردهای ایمنی مورد نیاز است مانند IEC، EN و گواهینامه‌های نظارتی که در الکترونیک مصرفی و صنعتی به کار می‌روند.

توضیح استاندارد UL 94V-1 (کاربرد محدود در برد‌های مدار چاپی)

UL 94V-1 از نظر سخت‌گیری کمتر است، اما همچنان مقاومت پایه‌ای در برابر شعله را فراهم می‌کند.

شرایط کلیدی:

· خاموش شدن شعله در عرض ۳۰ ثانیه

· قطرات مشتعل‌شونده مجاز هستند، به شرط آنکه پنبه را آتش نزنند

· زمان کلی احتراق پس از حذف منبع آتش، مجازی بالاتر دارد

مواردی که در آن UL 94V-1 ممکن است در سیستم‌های برد مدار چاپی ظاهر شود

اگرچه مواد V-1 به ندرت برای زیرلایه اصلی برد مدار چاپی استفاده می‌شوند، اما ممکن است برای موارد زیر قابل قبول باشند:

· برد‌های کم‌توان یا کم‌ولتاژ

· تکیه‌گاه‌های عایق داخلی

· اتصال‌دهنده‌ها، فاصله‌گذارها یا قطعات مکانیکی ثابت‌کننده

· محصولاتی که بار آتش‌زا و انرژی ناشی از خطا در آن‌ها حداقل است

در مونتاژهای برد مدار چاپی (PCB)، مواد رده V-1 معمولاً محدود به اجزای غیرحرجی و نه خود لامینیت برد هستند.

مقایسه مستقیم کاربردهای برد مدار چاپی

ویژگی	UL 94V-0	UL 94V-1
زمان ادامه شعله بعد از برخورد	≤ ۱۰ ثانیه	≤ ۳۰ ثانیه
قطرات آتش‌زا	مجاز نیست	مجاز (محدود)
شامل‌کردن آتش	عالی	متوسط
کاربرد معمولی در برد مدار چاپی (PCB)	لایه‌های برد، الکترونیک قدرت	اجزای پلاستیکی غیرحرجی
پذیرش نظارتی	به طور گسترده پذیرفته‌شده	محدود
هزینه	بالاتر	پایین تر

انطباق و انتظارات segu صنعت

بیشتر استانداردهای برد مدار چاپی (PCB) و گواهینامه‌های محصول نهایی به‌صورت ضمنی یا صریح فرض می‌کنند که از مواد UL 94V-0 استفاده شده است به‌ویژه برای:

· الکترونیک مصرفی

· کنترل‌های صنعتی

· دستگاه‌های پزشکی

· الکترونیک خودرو

· تجهیزات تبدیل انرژی

استفاده از ماده‌ای با رتبه‌بندی V-1 برای لامینات برد مدار چاپی (PCB) می‌تواند:

· گواهی‌دهی را پیچیده‌تر کند

· مسئولیت‌پذیری را افزایش دهد

· دسترسی به بازار را محدود کند

· نگرانی‌های ایمنی را در حالت‌های خرابی افزایش دهد

در نتیجه، مواد FR-4 تقریباً به‌طور جهانی دارای رتبه‌بندی UL 94V-0 هستند.

تعادل بین هزینه و ایمنی

مواد UL 94V-1 معمولاً به دلایل زیر ارزان‌تر هستند:

· محتوای کمتر مواد ضدشعله

· فرمولاسیون کمتر دقیق مواد

با این حال، در کاربردهای PCB، صرفه‌جویی در هزینه به‌ندرت ارزش ریسک افزایش‌یافته را دارد . آتش‌سوزی در یک PCB می‌تواند منجر به:

· بازپس‌گیری محصولات

· عدم انطباق با مقررات شود

· آسیب به اموال

· آسیب به شهرت

به همین دلیل، V-1 معمولاً برای مواد اصلی PCB استفاده نمی‌شود.

به طور خلاصه:

· لامینات PCB → UL 94V-0

· قطعات پلاستیکی غیرحرجی → UL 94V-1 (تنها در صورتی که ریسک کم باشد)