无卤PCB?为什么PCB有无卤素要求?
一、什么是无卤PCB?
无卤PCB是指在制造过程中不使用含卤素(如氯Cl、溴Br)材料的印刷电路板。传统PCB中,卤素(尤其是溴化阻燃剂)常用于提升材料的防火性能,但无卤PCB通过替代材料(如磷系、氮系阻燃剂)满足阻燃标准,同时符合严格的环保要求。根据国际标准(如IPC-4101B),无卤PCB需满足:
单种卤素含量≤900ppm(氯或溴);
总卤素含量≤1500ppm。
无卤素材料有:TUC的TU883、Isola的DE156、GreenSpeed?系列、生益的S1165/S1165M、S0165等等……
卤素:指化学元素周期表中的卤族元素,在化学元素周期表中,周期系ⅦA族元素指卤族元素,包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)。目前,阻燃性基材,FR4、CEM-3等,阻燃剂多为溴化环氧树脂。
相关机构研究表明,含卤素的阻燃材料(聚合多溴联苯PBB:聚合多溴化联苯乙醚PBDE),废弃着火燃烧时,会放出二嗯英(dioxin戴奥辛TCDD)、苯呋喃(Benzfuran)等有害物质,这种物质发烟量大,气味难闻,有高毒性气体,可致癌,人体一旦摄入后无法排出,严重影响健康。
无卤素板则是通过替换或减少这些有害元素,来实现PCB的环保无毒。
因此,欧盟的法律禁止使用的是PBB和PBDE等六种物质。中国信息产业部同样文件要求,投入市场的电子信息产品不能含有铅、汞、六价铬、聚合多溴联苯或聚合多溴化联苯乙醚等物质。
据了解,PBB和PBDE在覆铜板行业已基本上不再使用,较多使用的是除PBB和PBDE以外的溴阻燃材料,例如四溴双苯酚A,二溴苯酚等,其化学分子式是CISHIZOBr4。这类含溴作阻燃剂的覆铜板虽未有任何法律法规加以规定,但这类含溴型覆铜板,燃烧或电器火灾时,会释放出大量有毒气体(溴化型),发烟量大;在PCB作热风整平和元件焊接时,板材受高温(>200)影响,也会释放出微量的溴化氢;是否也会产生有毒气体,还在评估中。
综上。卤素作为原材料使用带来的负面后果影响巨大,禁卤是有很必要的。
无卤基板的原理
就目前而言,大部分的无卤材料主要以磷系和磷氮系为主。
含磷树脂在燃烧时,受热分解生成偏聚磷酸,极具强脱水性,使高分子树脂表面形成炭化膜,隔绝树脂燃烧表面与空气接触,使火熄灭,达到阻燃效果。含磷氮化合物的高分子树脂,燃烧时产生不燃性气体,协助树脂体系阻燃。
由于采用P或N来取代卤素原子因而一定程度上降低了环氧树脂的分子键段的极性,从而提高质的绝缘电阻及抗击穿能力。
2. 材料的吸水性
无卤板材由于氮磷系的还氧树脂中N和P的狐对电子相对卤素而言较少,其与水中氢原子形成氢键的机率要低于卤素材料,因而其材料的吸水性低于常规卤素系阻燃材料。对于板材来说,低的吸水性对提高材料的可靠性以及稳定性有一定的影响。
3. 材料的热稳定性
无卤板材中氮磷的含量大于普通卤系材料卤素的含量,因而其单体分子量以及Tg值均有所增加。在受热的情况下,其分子的运动能力将比常规的环氧树脂要低,因而无卤材料其热膨胀系数相对要小。相对于含卤板材,无卤板材具有更多优势,无卤素板材取代含卤板材也是大势所趋。
无卤阻焊制作:目前世面上推出的无卤阻焊油墨也有很多种,其性能与普通液态感光油墨相差不大具体操作上也与普通油墨基本差不多。
无卤PCB板由于具有较低的吸水率以及适应环保的要求,在其他性能也能够满足PCB板的品质要求,因此,无卤PCB板的需求量已然越来越大。