為什么現(xiàn)在PCB要求無鹵素？

無鹵素基材：按照JPCA-ES-01-2003標準，氯（C1）、溴（Br）含量分別小于0.09％Wt（重量比）的覆銅板，定義為無鹵型覆銅板。（同時，CI+Br總量≤0.15％[1500PPM]）

無鹵素材料有：TUC的TU883、Isola的DE156、GreenSpeed系列、生益的S1165/S1165M、S0165等等。


鹵素是指化學元素周期表中的鹵族元素，包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）。目前有阻燃性基材，F(xiàn)R4、CEM-3等，阻燃劑多為溴化環(huán)氧樹脂。

相關(guān)機構(gòu)研究表明，含鹵素的阻燃材料（聚合多溴聯(lián)苯PBB：聚合多溴化聯(lián)苯乙醚PBDE），廢棄著火燃燒時，會放出二噁英（dioxin戴奧辛TCDD）、苯呋喃（Benzfuran等），發(fā)煙量大，氣味難聞，有高毒性氣體，致癌，人體攝入后無法排出，嚴重影響健康。

因此，歐盟的法律禁止使用的是PBB和PBDE等六種物質(zhì)。中國信息產(chǎn)業(yè)部同樣文件要求，投入市場的電子信息產(chǎn)品不能含有鉛、汞、六價鉻、聚合多溴聯(lián)苯或聚合多溴化聯(lián)苯乙醚等物質(zhì)。

據(jù)了解，PBB和PBDE在覆銅板行業(yè)已基本上不再使用，較多使用的是除PBB和PBDE以外的溴阻燃材料，例如四溴雙苯酚A，二溴苯酚等，其化學分子式是CISHIZOBr4。

這類含溴作阻燃劑的覆銅板雖未有任何法律法規(guī)加以規(guī)定，但這類含溴型覆銅板在燃燒或電器火災(zāi)時，會釋放出大量有毒氣體（溴化型），發(fā)煙量大；在PCB作熱風整平和元件焊接時，板材受高溫（>200）影響，也會釋放出微量的溴化氫；是否也會產(chǎn)生有毒氣體，還在評估中。

綜上，鹵素作為原材料使用帶來的負面后果影響巨大，禁鹵是很有必要的。

磷系和磷氮系為主，含磷樹脂在燃燒時，受熱分解生成偏聚磷酸，極具強脫水性，使高分子樹脂表面形成炭化膜，隔絕樹脂燃燒表面與空氣接觸，使火熄滅，達到阻燃效果。含磷氮化合物的高分子樹脂，燃燒時產(chǎn)生不燃性氣體，協(xié)助樹脂體系阻燃。


由于采用P或N來取代鹵素原子，因而一定程度上降低了環(huán)氧樹脂的分子鍵段的極性，從而提高了絕緣電阻及抗擊穿能力。

1）材料的吸水性

無鹵板材由于氮磷系的還氧樹脂中N和P的孤對電子相對鹵素而言較少，其與水中氫原子形成氫鍵的機率要低于鹵素材料，因而其材料的吸水性低于常規(guī)鹵素系阻燃材料。

對于板材來說，低吸水性對提高材料的可靠性以及穩(wěn)定性有一定的影響。

2）材料的熱穩(wěn)定性

無鹵板材中氮磷的含量大于普通鹵系材料鹵素的含量，因而其單體分子量以及Tg值均有所增加。 在受熱的情況下，其分子的運動能力將比常規(guī)的環(huán)氧樹脂要低，因而無鹵材料的熱膨脹系數(shù)相對要小。

相對于含鹵板材，無鹵板材具有更多優(yōu)勢，無鹵素板材取代含鹵板材也是大勢所趨。

層壓參數(shù)，因不同公司的板材可能會有所不同。就拿上面所說的生益基板及PP做多層板來說，其為保證樹脂的充分流動，使結(jié)合力良好，要求較低的板料升溫速率（1.0-1.5℃／min）及多段的壓力配合，另在高溫階段則要求時間較長，180℃維持50分鐘以上。

以下是推薦的一組壓板程序設(shè)定及實際的板料升溫情況。壓出的板檢測其銅箔與基板的結(jié)合力為1.ON／mm，圖電后的板經(jīng)過六次熱沖擊均未出現(xiàn)分層、氣泡現(xiàn)象。

3）鉆孔加工性

鉆孔條件是一個重要參數(shù)，直接影響PCB在加工過程中的孔壁質(zhì)量。 無鹵覆銅板由于采用P、N系列官能團增大了分子量同時增強了分子鍵的剛性，因而也增強了材料的剛性。

同時，無鹵材料的Tg點一般較普通覆銅板要高，因此采用普通FR-4的鉆孔參數(shù)進行鉆孔，效果一般不是很理想。鉆無鹵板時，需在正常的鉆孔條件下，適當作一些調(diào)整。

4）耐堿性

一般無鹵板材其抗堿性都比普 通的FR-4要差，因此在蝕刻制程上以及在阻焊后返工制程上，應(yīng)特別注意，在堿性的退膜液中浸泡時間不能太長，以防出現(xiàn)基材白斑。

5）無鹵阻焊制作

目前市面上推出的無鹵阻焊油墨也有很多種，其性能與普通液態(tài)感光油墨相差不大，具體操作上也與普通油墨基本差不多。

無鹵PCB板由于具有較低的吸水率以及適應(yīng)環(huán)保的要求，在其他性能也能夠滿足PCB板的品質(zhì)要求，因此，無鹵PCB板的需求量已然越來越大。