用于pwb的无卤基材.doc

1、深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于 1997 年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的 PCB 设计、 PCB 快速制造、 SMT 加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-223用于 PWB 的无卤基材引言 Introduction环保型产品的开发和产业化已经成了电子工业的关键性重点问题，它驱动着环保型基材如无溴层压板、无铅焊锡的需求。这些工业性需求还受到另外一些因素的影响，例如欧盟立法就明确指出，所有的含溴基材都将被禁止使用。基于这些基本观点，主要集中在

2、禁用多溴联苯和多溴二苯醚等材料。但是，仍有的认为生物循环周期终止物依然是溴化物的存贮地；再加上公众的情绪和对含氯、含溴物质风险的担心，进一步加剧了对解决这些问题的需求，要求给消费者们更多一些“绿色”的选择。在层压板生产中，Isola 公司特别注意，不使用有危险性的物质制造层压板基材，确保层压板基材无毒，并且不污染生产排放的废水。该公司研发的重点就放在解决在 FR-4 型基材除去含溴阻燃剂的问题，特别是除去 TBBPA。他们的目标是选用一种另外的树脂，使制成的产品性能相当于或者优于现在应用的标准 FR-4 型基材。FR-4 型层压板 FR-4 Laminate环氧树脂具有多方面的良好性能，在工业

3、上用于 FR-4 型基材的生产，已经形成了覆盖面很广的产品链体系。因为采用环氧树脂和不同的固化剂、催化剂，就可以很容易地得出有着特定性能的环氧树脂制品。然而无可争辩的事实是，在这些环氧树脂的分子主链中都含有四溴双酚-A（TBBPA） （参见图 1） 。它的根本作用就是因为分子中含有的溴，可提供产物有阻燃性能（见图 2） 。当然，TBBPA 对于环氧树脂有很好的反应能力，它能赋予环氧树脂较好的机械性能、热性能等重要功能，对于当今的 PWB 制造业者来讲，确实是一项价廉物美的选择。要想在工业产品链的结构中完全不用 TBBPA，还有一个关键性的问题，那就是已经形成了一个从设计深圳金百泽电子科技股份有

4、限公司（）成立于 1997 年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的 PCB 设计、 PCB 快速制造、 SMT 加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-223到制造的 TBBPA 产品链体系。例如在 PWB 的制造程序中，诸如钻孔、电镀、蚀刻以及层压等工艺环节，当采用不同的基材时，必须适应正常的工艺参数和达到相应的质量标准。就当前采用的无卤基材而言，则需要延长压制周期和提高压制温度，以保证基材充分固化。还有产品的可靠性也是建立在 TBBPA 化学反应的基础之上

5、的；如果改用新的基材体系，就必须用几年的时间，从设计者、制造商等，建立起像 FR-4 那样的可靠边性数据库体系。寻找替代阻燃剂的途径Alternative Flame Retardant Approaches一种可能性是找到一种物质，直接代替 TBBPA 作为阻燃剂，使热固性环氧树脂有着相似的功能。但遗憾的是由于反应活性和化学结构的不同，使产物的热性能和固化反应的机理发生很大的变化，玻璃转变温度下降了近 30，而且还需要延长压制周期。既然找不到直接代替 TBBPA 的物质，能使产品保持像标准 FR-4 那样的主要性能，研究者们只好从树脂化学的观点采用其他阻燃剂综合体系。但很难寻找到两全其美、多

6、方面性能兼顾的方案。例如 Isola公司开发的一种产品 Duraver-E-150 就是综合多项功能进行折衷处理的结果，它的主体树脂是由聚芳性异氰酸酯、双酚 F 及多聚磷酸化合物等组成。产品有着高的 Tg、好的耐热性能以及可达到无卤 VO 级等，但美中不足的是脆性大，不便于钻孔和冲剪加工，吸水性大，成本较高。主要性能如表 1 所示。之后的有些研究开发工作放在改进早期提供的产品上，但是从配方中去除了阻燃剂 TBBPA 仍保持标准FR-4 型基材原来的各项性能，阻燃剂代替品的选择工作对于研究者们来说，仍旧充满了挑战。无机添加剂 Inorganic Additives有不少无机添加剂用于热塑性塑料，

7、使之具有阻燃性能。这些添加剂包括有红磷，水合性填料如氢氧化铝和氢氧化镁以及膨胀型添加剂等。这些添加剂的阻燃反应机理各不相同。因此，研究者们必须搞清楚各个组份的一致性和兼容性。要达到 VO 级的要求这些添加剂的用量应当在 30%或以上。在此用量水平的情况下，惰性的填料势必会降低抗剥强度、增大吸水性和降低电性能。因为这些填料是以粒子状态分散在树脂体系中，必然会降低体系的韧性，改变流变学特性，在某种程度上还可能影响催化反应和改变固化作用的机理。深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于 1997 年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的 PCB

8、 设计、 PCB 快速制造、 SMT 加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-223在表 2 中举了几个例子，比如红磷是一种无机物质，把它分散在环氧树脂体系中，磷就能够降低产物的燃烧性，通过生成磷酸促进脱水而达成阻止燃烧。反应机理如图 3 所示。但效果并不太理想，如在表2 中用量甚至达到 15-25%了，还达不到 VO 级的燃烧性能；然而其不良影响却显现出来，例如介电常数、抗剥强度和 Tg 等都受到了影响。有机添加剂 Organic Additives有机的阻燃性添加剂分为反应型和非反应型，一般都选用反应型，因为它参与

9、固化反应而进入到固化产物的分子链结构中，不必担心被分离或被萃取掉；但是，这种情况也很有可能改变环氧树脂的固化反应机理。大多数有机添加剂都是含氮或含磷的化合物。要达到 VO 级的阻燃性，往往要加入很大的量，所以很难避免基材的 Tg 下降、吸水率增加、电性能变坏甚至于成本结构也发生了变化。在表 2 中列出了两种具有商业价值的有机添加剂，三聚氰胺氰酸酯类和液体磷酸酯类物质，均未达成VO 级的阻燃要求；但是比红磷的性能有了很明显地改进。尽管如此，产物的热性能还是被降低，而吸水性却升高。商业性基材 Commercial Materials尽管一些替代阻燃剂的影响还没有搞清楚，近年仍然推出了几种新的无卤基

10、材。在表 3 中列出了两种有商业价值的基材，其中产品 A 是用高 Tg 树脂制成，它以惰性填料作为阻燃剂组份，有好的 Tg，但介电常数比标准的 FR-4 者高些；产品 Duraver-E-Cu156 则是以磷酸酯改性环氧树脂，没有填料，电性能与标准的 FR-4 型基材一致，但 Tg 较低，而且吸水性增加。小结 Summary现在可以提供几种无卤的基材，而更多的基材还在研究、开发中。在这些基材中有的采用了无机添加深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于 1997 年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的 PCB 设计、 PCB 快速制造、 SMT 加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-223剂，有的则采用含氮或含磷的有机添加剂；这诸多的基材都各有其的长处，也各有各自的弱点。最终在什么地方用、如何用，都要由设计者们、制造者们自己决定。同时研究开发者们更是熟悉这些产品和诸多新型的添加剂，期望在不久的将来提供更多可供选择的新型无卤基材。