PCB科技 - 什麼是無鹵素PCB？

什麼是無鹵素PCB？

1.根據JPCA-ES-01-2003標準：氯（C1）和溴（Br）含量小於0.09%Wt（重量比）的覆銅層壓板被定義為無鹵覆銅層合板。 （同時，CI+Br的總量為0.15%[1500PPM]）

1.2為什麼禁止使用鹵素？

鹵素是指化學元素週期表中的鹵素元素，包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）和碘。 現時，阻燃基材FR4、CEM-3等，阻燃劑大多為溴化環氧樹脂。 在溴化環氧樹脂中，四溴雙酚A、聚合多溴聯苯、聚合多氯二苯醚和多溴二苯醚是覆銅層壓板的主要燃料屏障。 它們具有低成本並且與環氧樹脂相容。 然而，相關機構的研究表明，含鹵素阻燃資料（多溴聯苯多溴聯苯：多溴聯苯乙基多溴二苯醚）在丟棄和燃燒時會排放二惡英（二惡英TCDD）、苯並呋喃（苯並呋喃）等。 大量煙霧、難聞氣味、劇毒氣體、致癌物質，攝入後無法排出，不環保，影響人體健康。 囙此，歐洲聯盟開始禁止在電子資訊產品中使用多溴聯苯和多溴二苯醚作為阻燃劑。 中國資訊產業部還要求，自2006年7月1日起，投放市場的電子資訊產品不得含有鉛、汞、六價鉻、多溴聯苯或多溴二苯醚等物質。

歐盟法律禁止使用六種物質，包括多溴聯苯和多溴二苯醚。 據瞭解，覆銅層壓板行業基本上不再使用多溴聯苯和多溴二苯醚，多使用四溴等多溴聯苯、多溴二聯苯以外的溴系阻燃資料。 雙酚A、溴苯酚等的化學式為CISHIZOBr4。 這種含有溴作為阻燃劑的覆銅板沒有任何法律法規的規定，但這種含有溴的覆銅板在燃燒或電氣火災時會釋放大量有毒氣體（溴化型）並排放大量煙霧； 當PCB用熱空氣調平並焊接部件時，板受到高溫（>200）的影響，會釋放出微量的溴化氫； 它是否也會產生二惡英仍在評估中。 囙此，含有四溴雙酚A阻燃劑的FR4片材現時未被法律禁止，仍然可以使用，但不能稱為無鹵片材。

本文論述了無鹵印製板的加工特點及在加工過程中的一些經驗。

1.3無鹵基材原理

現時，大多數無鹵資料主要是磷基和磷氮基。 當磷樹脂燃燒時，它被熱分解產生具有强脫水效能的間多磷酸，從而在聚合物樹脂表面形成碳化膜，使樹脂的燃燒表面與空氣隔絕，滅火，並達到阻燃效果。 含有磷和氮化合物的聚合物樹脂在燃燒時會產生不燃氣體，這有助於樹脂體系的阻燃性。

2.無鹵片材的特點

2.1資料的絕緣

由於使用P或N代替鹵素原子，環氧樹脂分子鍵段的極性在一定程度上降低，從而提高了定性絕緣電阻和耐擊穿性。

2.2資料的吸水性

無鹵素片材具有比氮磷基氧還原樹脂中的鹵素更少的電子。 與水中的氫原子形成氫鍵的概率低於鹵素資料，囙此該資料的吸水率低於傳統的鹵素基阻燃資料。 對於板材來說，低吸水率對提高資料的可靠性和穩定性有一定影響。

2.3資料的熱穩定性

無鹵片材中氮和磷的含量大於普通鹵素基資料的鹵素含量，囙此其單體分子量和Tg值新增。 當加熱時，其分子遷移率將低於傳統環氧樹脂，囙此無鹵資料的熱膨脹係數相對較小。

3.生產無鹵PCB的經驗

無鹵素板材供應商

現時，有大量的片材供應商已經開發或正在開發無鹵覆銅層壓板和相應的預浸料。 目前有Polyclad的PCL-FR-226/240、Isola的DEl04TS、聖意S1155/S0455、南亞、宏仁GA-HF、松下電器GX系列等。

3.1層壓：

不同公司的層壓參數可能不同。 以上述盛益基板和PP為多層板。 為了確保樹脂的充分流動並使粘合力良好，它需要較低的加熱速率（1.0-1.5°C/min），多級壓力配合需要在高溫階段花費更長的時間，並在180°C下保持50分鐘以上。 以下是一組推薦的壓板程式設定和板的實際溫昇。 銅箔與擠壓板的基板之間的結合力為1。 ON/mm，並且在拉通電之後的板在六次熱衝擊之後沒有顯示出分層或氣泡。

3.2鑽孔加工性：

鑽孔條件是一個重要參數，直接影響PCB孔壁在加工過程中的質量。 無鹵覆銅層壓板使用P和N系列官能團，以新增分子量和分子鍵的剛性，從而也提高了資料的剛性。 同時，無鹵資料的Tg點通常高於普通覆銅層壓板，囙此採用FR-4的鑽孔參數進行普通鑽孔，效果通常不是很滿意。 鑽孔無鹵板時，應在正常鑽孔條件下進行一些調整。

例如，盛益S1155/S0455芯板和PP製成的四層板，鑽孔參數與正常鑽孔參數不同。 鑽孔無鹵板時，速度應比正常參數快5-10%，而進料和退料速度應比常規參數降低10-15%。 通過這種管道，鑽孔的粗糙度較小。

3.3耐鹼性

一般來說，無鹵板的耐鹼性比普通FR-4差。 囙此，在蝕刻工藝和焊接掩模後的返工工藝中，應特別注意在鹼性剝離溶液中的浸泡時間。 防止基板上出現白點。 在實際生產中，我吃了很多苦頭：在焊接掩模後固化焊接的無鹵板由於一些問題需要重新清洗。 然而，在75°C的溫度下，正常的FR-4再沖洗方法仍然用於反洗。 在10%NaOH中浸泡40分鐘後，基底上的所有白點都被洗掉，浸泡時間縮短至15-20分鐘。 此問題已不存在。 囙此，最好先做第一塊板，以獲得無鹵板的返工阻焊劑的最佳參數，然後批量返工。

3.4無鹵阻焊劑的生產

現時，世界上推出的無鹵阻焊油墨種類繁多，其效能與普通液體光敏油墨相差不大。 具體操作與普通油墨基本相同。

無鹵素PCB

4.結論

無鹵PCB板吸水率低，符合環保要求，其他效能也能滿足PCB板的質量要求。 囙此，對無鹵PCB板的需求正在新增； 以及其他主要的PCB供應商。更多的資金已投入到無鹵PCB基板和無鹵PP的研發中。相信低價的無鹵電路板結構將很快投放市場。 囙此，所有PCB製造商都應將無鹵PCB的試驗和使用提上日程，製定詳細的計畫，並逐步擴大工廠中無鹵PCB數量，使其處於市場需求的前沿。

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