PCB科技 - 什麼是無鹵PCB？

什麼是無鹵素PCB？

根據JPCA-ES-01-2003標準：氯（C1）和溴（Br）含量小於0.09%Wt（重量比）的覆銅板被定義為無鹵素覆銅板。 （同時，CI+溴的總量為0.15%[1500PPM]）

為什麼禁止鹵素？

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、聚合物多溴聯苯、聚合物多氯聯苯醚和多溴聯苯醚是覆銅層壓板的主要燃料屏障。 它們成本低，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：多溴聯苯乙基多溴二苯醚）在丟棄和燃燒時會釋放二惡英（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，攝入後不能排放，不環保，影響人體健康。 囙此，歐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、多溴聯苯或多溴聯苯醚等物質。

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，多溴聯苯（PBB）和多溴二苯醚（PBDE）基本上不再用於覆銅層壓板行業，主要使用除PBB和PBDE之外的溴阻燃資料，如四溴化物。 雙酚A、溴酚等的化學式為CISHIZOBr4。 這種含有溴作為阻燃劑的覆銅層壓板沒有任何法律法規的規定，但這種含溴覆銅層合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組件時，板會受到高溫（>200）的影響，並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片材現時沒有被法律禁止，仍然可以使用，但不能稱為無鹵片材。

環境危害

鹵化PCB在燃燒或高溫環境下會釋放大量有毒氣體。 例如，鹵化阻燃劑在PCB板受到火焰時會釋放出大量有毒氣體，這些氣體不僅會影響環境，還會對人類健康構成威脅。 此外，相關研究表明，鹵代阻燃資料在燃燒過程中會釋放出劇毒氣體，這些氣體不僅會產生難聞的氣味，還可能導致癌症風險。

健康風險

研究表明，鹵化化合物在不完全燃燒的情况下會產生二惡英和呋喃，這是已知的致癌物質。 囙此，禁止使用鹵化多氯聯苯不僅是出於環境原因，也是保護人類健康的重要一步。 這意味著在PCB的生產和處理過程中避免任何形式的鹵化資料。

卓越的效能

無鹵PCB資料使用磷、氮等元素替代鹵素原子，從而顯著提高了資料的阻燃效能和抗滲透性。 與鹵素資料相比，無鹵板具有更好的絕緣電阻和更低的吸水率，這對提高電路板的可靠性和穩定性非常重要。 同時，它們的熱膨脹係數相對較小，可以更好地適應電子產品的高溫工藝要求。

法規和標準

許多國家和地區相繼製定了禁止使用某些有害物質的法律法規，如歐盟的ROHS指令，該指令限制在電力和電子設備中使用特定的有害物質，包括多溴聯苯和多溴二苯醚。 遵守這些規定不僅可以降低法律風險，還可以增强企業的社會責任。

行業動態

隨著市場對環境和健康要求的提高，PCB製造業正逐步向無鹵資料過渡。 無鹵PCB不僅符合環保標準，而且整體材料成本逐漸降低，市場需求不斷增加，預示著無鹵PCB製造將成為未來趨勢。 這一轉變不僅有助於改善環境狀況，也為企業未來的發展提供了新的機遇！

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，它被熱量分解產生具有强脫水性的偏多磷酸，從而在聚合物樹脂的表面形成碳化膜，使樹脂的燃燒表面與空氣隔絕，滅火，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可燃氣體，這有助於樹脂體系的阻燃性。

無鹵板材的特點

資料隔熱

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效能。

資料吸水率

無鹵素片材的電子比氮磷基氧還原樹脂中的鹵素少。 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的影響。

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值都有所增加。 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。

無鹵PCB生產經驗

無鹵板材供應商

現時，有大量的板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。 現時，有Polyclad的PCL-FR-226/240、Isola的DEl04TS、盛益S1155/S0455、南亞、鴻仁GA-HF和松下電器GX系列等。

層壓：

不同公司的層壓參數可能不同。 以上述盛益基材和PP為多層板。 為了確保樹脂的充分流動並使粘合力良好，需要較低的加熱速率（1.0-1.5°C/min），多級壓力裝配在高溫階段需要更長的時間，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材的實際溫昇。 銅箔和擠壓板基材之間的結合力為1。 通電後的電路板在六次熱衝擊後沒有出現分層或氣泡。

鑽孔加工效能：

鑽孔條件是一個重要參數，直接影響PCB加工過程中孔壁的質量。 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點一般高於普通覆銅板，囙此普通鑽孔用FR-4的鑽孔參數，效果一般不是很令人滿意。 在鑽孔無鹵板時，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。 在鑽無鹵板時，速度應比正常參數快5-10%，而進給和後退速度應比常規參數低10-15%。 這樣，鑽孔的粗糙度很小。

耐鹼性

一般來說，無鹵板的耐鹼性比普通FR-4差。 囙此，在蝕刻過程和焊料掩模後的返工過程中，應特別注意在鹼性剝離溶液中的浸泡時間。 防止基材上出現白斑。 在實際生產中，我遭受了很多：在焊接掩模後固化並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，仍使用正常的FR-4複洗方法進行反沖洗。 在10%NaOH中浸泡40分鐘後，基材上的所有白點都被洗掉，浸泡時間縮短到15-20分鐘。 這個問題已經不存在了。 囙此，最好先做第一塊板，以獲得無鹵板返修焊料掩模的最佳參數，然後批量返修。

無鹵阻焊膜的生產

現時，世界上推出的無鹵阻焊油墨種類繁多，其效能與普通液體感光油墨沒有太大區別。 具體操作與普通油墨基本相同。

無鹵印刷電路板

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； 其他主要PCB供應商已投入更多資金用於無鹵PCB基板和無鹵PP的研發。相信低價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，逐步擴大無鹵PCB在工廠的數量，使其處於市場需求的前沿。

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