PCB技術 - ハロゲンフリーPCB（HF PCB）とは？

1.ハロゲンフリーPCB（HF PCB）基板とは

jpca-es-01-2003規格：塩素（C 1）と臭素（BR）含有量が0.09%wt（重量比）未満のPCB銅被覆板をハロゲンフリー銅被覆板と定義した。（同時に、総CI+br水分0.15%[1500 ppm]）

2.なぜPCBでハロゲンを禁止すべきか

ハロゲンとは、フッ素（f）、塩素（CL）、臭素（BR）、ヨウ素（1）を含む化学元素周期表中のハロゲン元素を指す。現在、難燃剤はFR 4基材、FR 4、CEM-3などがあり、難燃剤の多くは臭化エポキシ樹脂である。臭化エポキシ樹脂において、テトラブロモビスフェノールA、ポリ臭化ビフェニル、重合ポリ臭化ジフェニルエーテル及びポリ臭化ジフェニルエーテルは銅被覆積層板の主要なバリア燃料であり、コストが低く、エポキシ樹脂と相溶している。しかし、関係機関の研究により、ハロゲン含有難燃材料（ポリ臭素ビフェニルPBB：ポリ臭素ジフェニルエーテルPBDE）は燃焼時にダイオキシンダイオキシン（TCDD）とベンゾフラン（ベンゾフラン）を放出することが明らかになった。それらは大量の煙、臭い、高毒性ガス、発癌物質があり、摂取後は排出できず、環境に優しくなく、人体の健康に影響を与える。そのため、EUは電子情報製品における難燃剤としてポリ臭素ビフェニルとポリ臭素ジフェニルエーテルを禁止するようになった。中国情報産業部が発表した同じ文書によると、市場に投入された電子情報製品は鉛、水銀、六価クロム、多臭素ビフェニルまたは多臭素ジフェニルエーテルを含んではならない。EUの法律では、ポリ臭素ビフェニルやポリ臭素ジフェニルエーテルなど6つの物質が禁止されている。PBBとPBDEは銅被覆積層板工業には基本的に使用されていないことが分かった。多臭素ビフェニル及び多臭素ジフェニルエーテル以外の臭素系難燃材料、例えばテトラブロモビスフェノールA、ジブロモフェノールなどが多く用いられ、その化学式はシス式hizobr 4である。このような難燃剤として臭素を含む銅被覆積層板には法律法規がない。しかし、臭素を含む銅被覆積層板は、燃焼または電気火災の間に大量の有毒ガス（臭化型）を放出する。PCBが熱風平坦化と部品溶接に使用される場合、プレートは高温（>200）の影響で少量の臭化水素を放出し、ダイオキシンも発生するかどうかは評価中だ。そのため、テトラブロモビスフェノールA難燃剤を含むFR 4板は法律で禁止されておらず、使用できるが、ハロゲンフリーPCB板とは言えない。

ハロゲンフリーPCB

3.ハロゲンフリーPCB（HF PCB）基板の原理

現在、ほとんどのハロゲンフリーPCB材料は主にリンとリン窒素系である。リン含有樹脂は燃焼時にメタリン酸に分解され、メタリン酸は強い脱水性能を持ち、ポリマー樹脂表面に炭化膜を形成し、樹脂燃焼表面を空気から遮断し、消火と難燃の役割を果たす。リンと窒素化合物を含む高分子樹脂は、燃焼中に不燃性ガスを発生させ、樹脂系の難燃性に寄与する。

4、ハロゲンフリーPCB（HF PCB）の特性

4.1）ハロゲンフリーPCB材料の絶縁

ハロゲン原子がPまたはNで置換されることにより、エポキシ樹脂の分子結合セグメントの極性がある程度低下し、エポキシ樹脂の絶縁抵抗と穿刺抵抗が向上する。

4.2）ハロゲンフリーPCB材料の吸水性

ハロゲンフリーPCB板はハロゲンフリー材料に比べて、ニトロリン酸化還元樹脂中のNとPの孤立電子がハロゲン材料よりも小さいため、ハロゲンフリーPCB材料の吸水率は従来のハロゲンベース難燃材料よりも低い。板材にとって、低吸水率は材料の信頼性と安定性の向上に一定の影響を与える。

4.3）ハロゲンフリーPCB材料の熱安定性

非ハロゲンPCB中の窒素及びリン含有量は通常のハロゲン基PCBよりも高く、したがってモノマー分子量及びTG値は増加する。加熱の場合、その分子運動能力は従来のエポキシ樹脂より低くなるため、ハロゲンフリーPCB材料の熱膨張係数は相対的に小さい。

ハロゲンフリーPCB

5.ハロゲン化PCBの生産経験がない

現在、多くのPCBベンダーは、ハロゲンフリーPCB銅被覆積層板と対応する半硬化チップを開発しているか、開発している。私たちが知っている限りでは、polycadのpcl-fr-226/240、Isolaのdel 04 ts、s 1155/s 0455、南アジア、人気者ga hf、パナソニックGXシリーズ。2008年、ipcbはpolycadのpcl-fr-226/240ボードを使用して携帯電話の電池パネルの生産を開始した。今年、ipcbはすでに聖意s 1155ハロゲンフリーPCB板と多層PCB板を開発生産し、南アジアのハロゲンフリーPCBも試用中である。現在、ハロゲンフリー板材の使用量は我が板材の総消費量の20%を占めている。

5.1）ハロゲンフリーPCB（HF PCB）の積層

積層パラメータは会社によって異なる場合があります。サン意基板とPPを多層板とした例を示す。樹脂の十分な流動性と良好な接着力を確保するためには、より低い加熱速度（1.0〜1.5℃／分）と多段圧力調整が必要である。また、高温段階ではより長い時間がかかり、180℃で50分以上保持されます。以下は、推奨されるプラテンプログラムのセットと実際の板材の温度上昇です。銅箔と基板との結合力は1.n/mmである。6回の熱衝撃を受けた後、押出板には層状や気泡現象はなかった。

5.2）ハロゲンフリーPCBの穴あけ加工性

ドリル条件はPCB加工過程における重要なパラメータであり、穴壁の品質に直接影響を与える。P及びN系官能基はハロゲンフリーPCBの銅被覆積層板に用いられるため、分子量が増加し、分子結合の剛性が強化される。一方、ハロゲンフリー材料のTG点は通常、銅被覆積層板のTG点よりも高い。そのため、通常のFR-4掘削パラメータの掘削効果はあまり理想的ではありません。ドリルにハロゲン板がない場合は、通常のドリル条件でいくつかの調整を行う必要があります。例えば、当社はサン意s 1155/s 0455コアプレートとPP 4層プレートを採用しており、そのドリルパラメータは通常のドリルパラメータとは異なる。ハロゲンフリープレートを穿孔する場合、回転速度は通常パラメータより5-10%高く、供給速度と排出速度は通常パラメータより10-15%低いため、穿孔の粗さは小さい

5.3）ハロゲンフリーPCB（HF PCB）の耐アルカリ性

一般的に、ハロゲンフリーPCB板の耐アルカリ性は通常のFR−4よりも劣っている。そのため、ソルダーレジスト溶接後のエッチング過程と再加工過程において、基板上に白点が現れるのを防止するために、アルカリ性はく離溶液中の浸漬時間が長すぎることに特に注意しなければならない。実際の生産では、当社はいくつかの問題で溶接硬化したハロゲンフリープレートを逆洗浄する必要があるという損失を受けました。しかし、通常のFR-4逆洗モードのまま、摂氏75度の10%NaOHに40分間浸漬した。その結果、基板上のすべての白点が洗われ、浸漬時間は15〜20分に短縮された。この問題は存在しません。そのため、ハロゲンフリーPCBプレートの再加工には、最初のプレートを作って最適なパラメータを得てから一括再加工することが望ましい。

5.4）ハロゲンフリーPCB（HF PCB）の溶接マスク製造

現在、市場には多くのハロゲンフリーPCBソルダーレジストインクがあり、その性能は普通の液体感光性インクと変わらず、具体的な操作は普通のインクとほとんど同じである。

6、結論

低吸水性と環境保護の要求により、ハロゲンフリーPCBは他の性能においてもPCBの品質要求を満たすことができる。そのため、ハロゲンフリーPCBの需要が高まっている。また、マザーボードベンダー各社は、ハロゲンフリーPCB基板とハロゲンフリーppの開発により多くの資金を投入しています。近い将来、低コストのハロゲンフリーPCBがすぐに市場に投入されると信じています。そのため、ipcbはハロゲンフリーPCBの試験と使用をスケジュールに引き上げ、詳細な計画を立て、ipcbにおけるハロゲンフリーPCBのシェアを徐々に拡大し、ipcbが市場の需要をリードするようにした。