Leiterplattentechnisch - Was ist halogenfreie Leiterplatte?

Was ist eine halogenfreie Leiterplatte?

Gemäß JPCA-ES-01-2003 Standard: Kupferplattierte Laminate mit Chlor (C1) und Brom (Br) Gehalt unter 0,09% Wt (Gewichtsverhältnis) werden als halogenfreie Kupferlaminate definiert. (Gleichzeitig ist die Gesamtmenge an CI+Brâ­0,15%[1500PPM])

Warum Halogen verbieten?

Halogen bezeichnet die Halogenelemente im Periodensystem der chemischen Elemente, einschließlich Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br) und Jod. Derzeit sind flammhemmende Substrate, FR4, CEM-3 usw., Flammschutzmittel meist bromiertes Epoxidharz. Unter den bromierten Epoxidharzen sind Tetrabrombisphenol A, polymere polybromierte Biphenyle, polymere polybromierte Diphenylether und polybromierte Diphenylether die Hauptbrennstoffbarrieren für kupferbeschichtete Laminate. Sie haben niedrige Kosten und sind mit Epoxidharzen kompatibel. Studien verwandter Institutionen haben jedoch gezeigt, dass halogenhaltige flammhemmende Materialien (Polybromierte Biphenyle PBB: Polybromierte Diphenylethyl PBDE) Dioxine (Dioxin TCDD), Benzofuran (Benzfuran) usw. abgeben, wenn sie entsorgt und verbrannt werden. Eine große Menge Rauch, unangenehmer Geruch, hochgiftiges Gas, krebserregend, kann nach der Einnahme nicht entladen werden, nicht umweltfreundlich und beeinträchtigen die menschliche Gesundheit. Daher hat die Europäische Union das Verbot der Verwendung von PBB und PBDE als Flammschutzmittel in elektronischen Informationsprodukten eingeleitet. Das chinesische Ministerium für Informationsindustrie schreibt außerdem vor, dass ab Juli 1.2006 elektronische Informationsprodukte, die auf den Markt gebracht werden, keine Stoffe wie Blei, Quecksilber, sechswertiges Chrom, polybromierte Biphenyle oder polybromierte Diphenylether enthalten dürfen.

Das EU-Recht verbietet die Verwendung von sechs Stoffen einschließlich PBB und PBDE. Es versteht sich, dass PBB und PBDE grundsätzlich nicht mehr in der kupferplattierten Laminatindustrie verwendet werden, und dass andere flammhemmende Materialien als PBB und PBDE, wie Tetrabromid, hauptsächlich verwendet werden. Die chemische Formel von Bisphenol A, Bromophenol usw. ist CISHIZOBr4. Diese Art von kupferbeschichtetem Laminat, das Brom als Flammschutzmittel enthält, ist durch keine Gesetze und Vorschriften geregelt, aber diese Art von bromhaltigem kupferbeschichtetem Laminat wird eine große Menge an giftigem Gas freisetzen (bromhaltiger Typ) und während der Verbrennung oder des elektrischen Brandes eine große Menge Rauch emittieren.; Wenn die Leiterplatte mit Heißluft nivelliert wird und Komponenten gelötet werden, wird die Platte von hoher Temperatur (*200) beeinflusst, und eine Spurenmenge von Wasserstoffbromid wird freigesetzt; Ob es auch Dioxine produzieren wird, wird noch bewertet. Daher sind FR4-Platten, die Tetrabromobisphenol A-Flammschutzmittel enthalten, derzeit nicht gesetzlich verboten und können weiterhin verwendet werden, können aber nicht als halogenfreie Platten bezeichnet werden.

Umweltgefahren

Halogenierte PCB setzt eine große Menge an giftigen Gasen unter brennender oder hoher Temperatur-Umgebung frei. Zum Beispiel werden halogenierte Flammschutzmittel eine große Anzahl von giftigen Gasen freisetzen, wenn die Leiterplatte Flammen ausgesetzt ist, und diese Gase beeinträchtigen nicht nur die Umwelt, sondern stellen auch eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar. Darüber hinaus haben relevante Studien gezeigt, dass halogenierte flammhemmende Materialien bei der Verbrennung hochgiftige Gase freisetzen, diese Gase produzieren nicht nur unangenehme Gerüche, sondern können auch zu Krebsrisiken führen.

Gesundheitsrisiken

Studien haben gezeigt, dass halogenierte Verbindungen bei unvollständiger Verbrennung Dioxine und Furane produzieren, die bekannte Karzinogene sind. Daher ist das Verbot der Verwendung von halogenierten Leiterplatten nicht nur aus Umweltgründen, sondern auch ein wichtiger Schritt zum Schutz der menschlichen Gesundheit. Dies bedeutet, halogenierte Materialien jeglicher Form bei der Herstellung und Handhabung von Leiterplatten zu vermeiden.

Überlegene Leistung

Halogenfreie Leiterplattenmaterialien verwenden Phosphor, Stickstoff und andere Elemente, um Halogenatome zu ersetzen, wodurch die Flammschutzeigenschaften und die Penetrationsbeständigkeit des Materials erheblich verbessert werden. Im Vergleich zu Halogenmaterialien haben halogenfreie Platinen einen besseren Isolationswiderstand und eine geringere Wasseraufnahme, was für die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Stabilität der Platine wichtig ist. Gleichzeitig ist ihr Wärmeausdehnungskoeffizient relativ klein, der besser an die hohen Temperaturprozessanforderungen elektronischer Produkte angepasst werden kann.

Vorschriften und Normen

Viele Länder und Regionen haben sukzessive Gesetze und Vorschriften zum Verbot der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe formuliert, wie die ROHS-Richtlinie der Europäischen Union, die die Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe, einschließlich PBB und PBDE, in Elektro- und Elektronikgeräten einschränkt. Die Einhaltung dieser Vorschriften reduziert nicht nur rechtliche Risiken, sondern erhöht auch die soziale Verantwortung der Unternehmen.

Branchentrends

Mit den steigenden Umwelt- und Gesundheitsanforderungen des Marktes wandelt sich die Leiterplattenherstellungsindustrie allmählich auf halogenfreie Materialien um. Halogenfreie Leiterplatten erfüllen nicht nur Umweltstandards, sondern auch die Gesamtmaterialkosten werden schrittweise gesenkt, die Marktnachfrage steigt, was signalisiert, dass halogenfreie Leiterplattenherstellung der zukünftige Trend werden wird. Dieser Übergang hilft nicht nur, die Umweltsituation zu verbessern, sondern bietet auch neue Möglichkeiten für die zukünftige Entwicklung von Unternehmen!

Prinzip des halogenfreien Substrats

Derzeit sind die meisten halogenfreien Materialien hauptsächlich auf Phosphor- und Phosphor-Stickstoffbasis. Wenn das Phosphorharz verbrannt wird, wird es durch Hitze zersetzt, um Meta-Polyphosphorsäure zu erzeugen, die eine starke Dehydrierungseigenschaft hat, so dass ein kohlenstoffhaltiger Film auf der Oberfläche des Polymerharzes gebildet wird, der die Brennfläche des Harzes vor dem Kontakt mit Luft isoliert, das Feuer löscht und eine flammhemmende Wirkung erzielt. Das Polymerharz, das Phosphor- und Stickstoffverbindungen enthält, erzeugt beim Verbrennen unbrennbares Gas, das dem Harzsystem hilft, flammhemmend zu sein.

Eigenschaften der halogenfreien Platte

Isolierung von Materialien

Durch die Verwendung von P oder N, um die Halogenatome zu ersetzen, wird die Polarität des molekularen Bindungssegments des Epoxidharzes zu einem gewissen Grad reduziert, wodurch die qualitative Isolationsbeständigkeit und Bruchfestigkeit verbessert wird.

Wasseraufnahme von Materialien

Das halogenfreie Plattenmaterial hat weniger Elektronen als Halogene im Stickstoff-Phosphor-basierten Sauerstoffreduktionsharz. Die Wahrscheinlichkeit, Wasserstoffbrückenbindungen mit Wasserstoffatomen in Wasser zu bilden, ist geringer als die von Halogenmaterialien, so dass die Wasseraufnahme des Materials geringer ist als herkömmliche halogenbasierte flammhemmende Materialien. Für das Board hat eine geringe Wasseraufnahme einen gewissen Einfluss auf die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Stabilität des Materials.

Thermische Stabilität von Werkstoffen

Der Gehalt an Stickstoff und Phosphor im halogenfreien Plattenmaterial ist größer als der Halogengehalt gewöhnlicher halogenbasierter Materialien, so dass sein Monomer-Molekulargewicht und Tg-Wert zugenommen haben. Bei Erwärmung ist seine molekulare Mobilität geringer als die herkömmlicher Epoxidharze, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient halogenfreier Materialien relativ gering ist.

Erfahrung in der Herstellung halogenfreier Leiterplatten

Lieferant von halogenfreien Blechen

Derzeit gibt es eine Vielzahl von Plattenlieferanten, die halogenfreie kupferplattierte Laminate und entsprechende Prepregs entwickelt haben oder entwickeln. Derzeit gibt es Polyclads PCL-FR-226/240, Isolas DEl04TS, Shengyi S1155/S0455, Nanya, Hongren GA-HF und Matsushita Electric Works GX Serien usw.

Laminieren:

Die Laminierungsparameter können für verschiedene Unternehmen unterschiedlich sein. Nehmen Sie das oben genannte Shengyi-Substrat und PP als Mehrschichtplatte. Um den vollen Fluss des Harzes zu gewährleisten und die Haftkraft gut zu machen, erfordert es eine niedrigere Heizrate (1.0-1.5°C/min) und mehrstufige Druckarmaturen erfordern eine längere Zeit in der Hochtemperaturstufe und halten bei 180°C für mehr als 50 Minuten. Im Folgenden finden Sie eine empfohlene Reihe von Plattenprogrammeinstellungen und den tatsächlichen Temperaturanstieg der Platte. Die Bindungskraft zwischen der Kupferfolie und dem Substrat der extrudierten Platine betrug 1. EIN/mm, und das Brett nach dem Ziehen von Elektrizität zeigte keine Delamination oder Luftblasen nach sechs thermischen Schocks.

Verarbeitbarkeit der Bohrungen:

Der Bohrzustand ist ein wichtiger Parameter, der die Qualität der Lochwand der Leiterplatte während der Verarbeitung direkt beeinflusst. Das halogenfreie kupferplattierte Laminat verwendet Funktionsgruppen der P- und N-Serie, um das Molekulargewicht und die Steifigkeit der Molekularbindung zu erhöhen und dadurch auch die Steifigkeit des Materials zu erhöhen. Gleichzeitig ist der Tg-Punkt von halogenfreien Materialien im Allgemeinen höher als der von gewöhnlichen kupferbeschichteten Laminaten, so dass gewöhnliche Bohrungen mit den Bohrparametern von FR-4, der Effekt im Allgemeinen nicht sehr zufriedenstellend ist. Beim Bohren halogenfreier Platten sollten einige Anpassungen unter normalen Bohrbedingungen vorgenommen werden.

Zum Beispiel die vierschichtige Platte aus Shengyi S1155/S0455 Kernplatte und PP, die Bohrparameter sind nicht die gleichen wie die normalen Bohrparameter. Beim Bohren halogenfreier Platten sollte die Geschwindigkeit um 5-10% schneller als die normalen Parameter erhöht werden, während die Vorschub- und Rückzugsgeschwindigkeiten im Vergleich zu den normalen Parametern um 10-15% reduziert werden sollten. Auf diese Weise ist die Rauheit des gebohrten Lochs gering.

Alkaliresistenz

Im Allgemeinen ist die Alkalibeständigkeit halogenfreier Platten schlechter als die gewöhnlicher FR-4. Daher sollte beim Ätzprozess und dem Nachbearbeitungsprozess nach der Lötmaske besonderes Augenmerk auf die Eintauchzeit in die alkalische Abisolierlösung gelegt werden. Zur Vermeidung weißer Flecken auf dem Substrat. In der eigentlichen Produktion habe ich viel gelitten: Die halogenfreie Platine, die nach der Lötmaske ausgehärtet und gelötet wurde, muss aufgrund einiger Probleme neu gewaschen werden. Für die Rückspülung bei 75°C wird jedoch nach wie vor das normale FR-4-Umspülverfahren verwendet. Nach 40-Minuten Eintauchen in 10% NaOH wurden alle weißen Flecken auf dem Substrat ausgewaschen und die Einweichzeit auf 15-20 Minuten verkürzt. Dieses Problem existiert nicht mehr. Daher ist es am besten, zuerst die erste Platine zu machen, um die besten Parameter für die Nacharbeitslötmaske der halogenfreien Platine zu erhalten, und dann in Chargen nachzuarbeiten.

Herstellung halogenfreier Lötmaske

Derzeit gibt es viele Arten halogenfreier Lotmaskenfarben auf der Welt, und ihre Leistung unterscheidet sich nicht viel von der gewöhnlichen flüssigen lichtempfindlichen Tinte. Die spezifische Operation ist im Grunde die gleiche wie die gewöhnliche Tinte.

halogenfreie Leiterplatte

Halogenfreie Leiterplatte hat eine geringe Wasseraufnahme und erfüllt die Anforderungen des Umweltschutzes, und andere Eigenschaften können auch die Qualitätsanforderungen der Leiterplatte erfüllen. Daher steigt die Nachfrage nach halogenfreier Leiterplatte; Es wird angenommen, dass kostengünstige halogenfreie Leiterplattenstrukturen bald auf den Markt gebracht werden. Daher sollten alle Leiterplattenhersteller die Erprobung und Verwendung halogenfreier Leiterplatten auf die Tagesordnung setzen, detaillierte Pläne formulieren und die Anzahl halogenfreier Leiterplatten in der Fabrik schrittweise erweitern, damit sie an der Spitze der Marktnachfrage stehen.

IPCB ist ein halogenfreier Leiterplattenhersteller. Für Produkte, die von IPCB hergestellt werden, klicken Sie bitte: Halogenfreie Leiterplatte