La marcatura UL per il PCB

1 La “nascita di UL “

UL nasce negli Stati Uniti alla fine dell’Ottocento quando William Henry Merrill Jr., ingegnere elettrico del MIT (Massachusetts Institute of Technology) viene incaricato dalle compagnie di assicurazione di valutare i rischi di incendio legati ai nuovi impianti elettrici dell’Esposizione Universale di Chicago del 1893.VEDI FIG.1 

Da questa esperienza nasce l’idea di creare un laboratorio indipendente per verificare la sicurezza delle installazioni elettriche, che porta alla fondazione dell’“Underwriters Electrical Bureau” nel 1894 e successivamente di Underwriters Laboratories (UL), registrata come società nello Stato dell’Illinois nel 1901. 

FIG.1 Il padiglione dell’elettricità presso “World's Fair Colombian Exposition”

Fonte  : https://www.ul.com

UL oggi 

Oggi UL è un’organizzazione globale indipendente che opera nella certificazione della sicurezza, sviluppa standard tecnici, esegue prove di laboratorio e certifica prodotti. Con un approccio basato sull’analisi dei rischi e sull’ingegneria della sicurezza, UL supporta aziende e progettisti nella realizzazione di ambienti e prodotti più sicuri per utenti e installatori.

“Working for a safer World”

E ‘il motto che compare sul sito UL e che racchiudo lo spirito di questa associazione 

2 -UL Recognition -PCB UL Recognized - UL Listed”

La UL recognition è il processo con cui UL valuta e qualifica una specifica construction di Printed Wiring Board (PCB nella terminologia UL) come “UL Recognized Component”.

​La construction è descritta nel file UL del produttore ed è visibile nel database UL 

La conformità viene verificata in base allo standard applicabile, tipicamente UL 796.Molti standard di prodotto (IEC 60065, IEC 60601, IEC 60950, ecc.) richiedono l’impiego di PCB UL Recognized con requisiti specifici di flame rating, MOT e, se necessario, Direct Support In sintesi, un PCB UL Recognized è un componente che ha superato prove di sicurezza definite e riportate nel file UL; utilizzato nel rispetto delle Conditions of Acceptability, può essere integrato in un prodotto finito che, a sua volta, può ottenere la certificazione UL Listed.

UL Listed indica un “prodotto finito” valutato e testato da UL secondo lo standard di sicurezza applicabile e ritenuto conforme per l’uso previsto. 

3 Cosa deve fare il produttore di PCB per mantenere la UL Recognition

Il produttore deve sottoporsi ad un programma continuo di verifica della conformità tramite il cosiddetto FUS (Follow-up services) che consiste in Audit di sorveglianza durante la produzione, sia sui materiali, sia sui PCB.

Ogni produttore, ed i suoi Subcontractor, sono ispezionati 4 volte all’anno. 

Sono previste due tipologie di “recognition “come indicato nella seguente tabella

Tipologie di “PCB recognition”

	Full recognition	Flame only recognition
Flame rating	✔️	✔️
Solder limits	✔️	✔️
Maxim Operating Temperature MOT	✔️	✖️
Direct Support DSR	✔️	✖️
Comparative Tracking Index CTI	✔️	✖️

4 Tipologie di PCB Construction

La categoria di PCB construction permette di collegare il listing UL alla reale struttura del circuito (mono/doppia faccia, multistrato, metal based, HDI, flessibile, ecc.) così che il progettista possa verificare rapidamente se il PCB utilizzato è coerente con l’applicazione prevista

PCB category	Caratteristiche	Nel linguaggio comune / Note
Singlelayer	Solo lati esterni, su uno o entrambi i lati	PCB Monofaccia o Doppia faccia
Multilayer	Presenza di uno o più lati interni	PCB Multistrato
Singlelayer metal based	Il PCB utilizza un core a base metallo che non ha alcuna connessione elettrica col PCB, senza strati interni; per applicazioni che richiedono dissipazione termica	IMS base alluminio o base Rame
Multilayer metal based	Come sopra ma con strati interni	Idem come sopra
Mass Laminated	Il produttore di PCB costruisce un multistrato utilizzando un materiale pre-laminato	Multistrato ottenuto partendo da mass-lam
High Density Interconnect (HDI)	NON comprende PCB HDI realizzati con tradizionali laminati rigidi e pre-preg. E’ relativa a PCB che all’esterno di un materiale dielettrico rigido utilizzano Resin Coated Copper o Build-Up Material
Flexible	Questa categoria è suddivisa in ulteriori sottocategorie	Sottocategorie in base a flessibilità:  . testato per flessibilità dinamica   .. o testato per flessibilità solo nell’installazione tipologia di costruzione: single layer, multilayer, etc.

5 Quali sono gli elementi controllati in un Recognized PCB?

UL controlla per ciascun Type

1. Materiali : dielettrici (core e prepreg ) solder resist, coating

2. Construction :es nei multilayers gli spessori minimi, dielettrici, rame. VEDI FIG.2  

3. Parametri di sicurezza: flame rating, MOT, CTI, pattern limit (conduttori ed aree di rame VEDI FIG 3), solder limits(con lo scopo di simulare processi di saldatura) 

4. Processi di produzione critici: tuti i processi a temperature superiori ai 100°C, pressature, metallizzazioni, finiture superficiali, applicazione coating). 

In sede di FUS, presso il produttore del PCB o presso l’eventuale Subcontractor, viene verificato che i parametri dei processi sopra indicati corrispondono ai parametri indicati nel File UL

FIG.2 

Sezione semplificata di PCB multilayer con evidenziati strati interni, area rame massima e distanza dei conduttori dal bordo (edge conductor).

FIG.3

Pattern Limit 

Fonte  : https://www.ul.com

6 Marcature UL obbligatorie sul PCB

Un PCB UL Recognized deve riportare alcune marcature obbligatorie, se lo spazio disponibile lo consente (altezza minima caratteri 2,5 mm) 

1. identificazione dell’azienda (Company ID o UL File Number);

2. eventuale identificazione dello stabilimento (Factory ID);

3. PCB “Type designation”;

4. marchio di riconoscimento canadese e/o congiunto US & Canada, se previsti dal file UL

Marcatura	Obbligatorio	Note
Company Identification	Si	Company name o Company initials o Trademark o UL File Number
Factory Identification	Si	Se nel file UL sono indicati più di 1 manufacturer, il PCB deve riportare una marcatura che indica dove è stato prodotto
PCB “Type designation”	Si	È una sigla scelta dal manufacturer. Il type permette di risalire ai “parameters “del PCB
Canadian recognition Mark	Si	* NON vale per TUTTI i Files UL.  Per utilizzare questa marcatura i PCB devono essere registrati con riconoscimento UL per il Canada
Per PCB che hanno US and Canadian Recognition Mark è accettabile il Joint Recognition Mark	Si	*Idem come sopra

7 Marcature UL opzionali

Oltre alle marcature obbligatorie, il produttore o il cliente possono richiedere l’applicazione di marcature opzionali

Marcatura	Opzionale	Note
US Recognition Mark	Si	Se il Cliente (cioè chi acquista il PCB) vuole che sia presente sul PCB lo deve richiedere
DSR compliance Black triangle	Si	DSR = Direct Support  NON è necessario applicare il marchio DSR se per un determinato Type sono utilizzabili sia materiali DSR compliant sia materiali NON DSR compliant, il triangolo DSR può essere applicato quando vengono utilizzati materiali DSR compliant.
Flame rating	Si	Il più conosciuto è il grado V-0
CTI (PLC) value	Si	Il valore di CTI (PLC) può essere marcato sul PCB. Il valore di CTI (PLC) da marcare sul PCB è quello definito per il materiale di base usato per costruire il PCB.

8 Marcatura UL e conformità IPC: come si integrano

La marcatura UL attesta che il PCB è stato verificato secondo requisiti di sicurezza definiti (es. comportamento alla fiamma, isolamento, limiti di processo)

Gli standard promossi da IPC, oggi GEA, Global Electronics Association, definiscono invece requisiti di qualità e prestazione per progettazione, produzione e ispezione di PCB e assemblati. Allo scopo di definire requisiti di qualità, prestazioni e affidabilità delle produzioni elettroniche  

I due ambiti sono indipendenti ma complementari: UL si focalizza sulla sicurezza del componente nel suo contesto di utilizzo, IPC sulla qualità costruttiva, prestazioni e affidabilità richieste in produzione elettronica.

Aspetto	UL	IPC
Focus principale	Sicurezza del componente e del prodotto finito	Qualità, prestazioni e affidabilità di PCB e assemblati
Tipologia di requisiti	Comportamento alla fiamma (es. V-0), isolamento, CTI, MOT, Direct Support (DSR), limiti di processo	Requisiti dimensionali, defettologia, classi di prodotto (1–2–3), criteri di accettabilità
Oggetto	PCB come componente (UL Recognized), prodotto finito (UL Listed)	PCB, materiali, assemblati, processi di produzione e di ispezione
Documenti tipici	UL 796, file UL del produttore, Listing Card, FUS	IPC-6012, IPC-A-600, IPC-A-610, IPC-2221, altri standard di progetto e produzione
Ruolo nel progetto PCB	Garantire che il PCB soddisfi i requisiti di sicurezza richiesti dallo standard di prodotto applicabile	Garantire che il PCB e l’assemblato rispettino i livelli di qualità e affidabilità richiesti dall’applicazione

Dove vedere le Listing Card di un produttore di PCB

1. Aprire pagina on line:   iq.ul.com

2. Selezionare: Printed Wiring Boards

3. Nella tendina PWB Category, selezionare Printed Wiring Board (ZPMV2)

In questo articolo abbiamo trattato sinteticamente alcuni aspetti specifici della Marcatura UL 

Per ulteriori approfondimenti scrivi un commento o richiedi maggiori informazioni a tmgroup@tecnometal.net

TMElectronics staff tecnico