什么是無(wú)鹵基材,無(wú)鹵素PCB的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)
1.1 何為無(wú)鹵基材
按照J(rèn)PCA-ES-01-2003標(biāo)準(zhǔn)：氯(C1)、溴(Br)含量分別小于0.09％Wt(重量比)的覆銅板，定義為無(wú)鹵型覆銅板。(同時(shí)，CI+Br總量≤0.15％[1500PPM])
1.2 為什么要禁鹵
鹵素，指化學(xué)元素周期表中的鹵族元素，包括氟(F)、氯(CL)、溴(Br)、碘(1)。目前，阻燃性基材，F(xiàn)R4、CEM-3等，阻燃劑多為溴化環(huán)氧樹(shù)脂。溴化環(huán)氧樹(shù)脂中，四溴雙酚A、聚合多溴聯(lián)苯，聚合多溴聯(lián)苯乙醚，多溴二苯醚是覆銅板的主要阻燃料，其成本低，與環(huán)氧樹(shù)脂兼容。但相關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明，含鹵素的阻燃材料(聚合多溴聯(lián)苯PBB：聚合多溴化聯(lián)苯乙醚PBDE)，廢棄著火燃燒時(shí)，會(huì)放出二嗯英(dioxin戴奧辛TCDD)、苯呋喃(Ben***uran)等，發(fā)煙量大，氣味難聞，高毒性氣體，致癌，攝入后無(wú)法排出，不環(huán)保，影響人體健康。因此，歐盟發(fā)起，禁止在電子信息產(chǎn)品以PBB、PBDE作為阻燃劑。中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部同樣文件要求，到2006年7月1日起，投入市場(chǎng)的電子信息產(chǎn)品不能含有鉛、汞、六價(jià)鉻、聚合多溴聯(lián)苯或聚合多溴化聯(lián)苯乙醚等物質(zhì)。
歐盟的法律禁止使用的是PBB和PBDE等六種物質(zhì)，據(jù)了解，PBB和PBDE在覆銅板行業(yè)已基本上不在使用，較多使用的是除PBB和PBDE以外的溴阻燃材料，例如四溴雙苯酚A，二溴苯酚等，其化學(xué)分子式是CISHIZOBr4。這類(lèi)含溴作阻燃劑的覆銅板未有任何法律法規(guī)加以規(guī)定，但這類(lèi)含溴型覆銅板，燃燒或電器火災(zāi)時(shí)，會(huì)釋放出大量有毒氣體(溴化型)，發(fā)煙量大；在PCB作熱風(fēng)整平和元件焊接時(shí)，板材受高溫(>200)影響，也會(huì)釋放出微量的溴化氫；是否也會(huì)產(chǎn)生二惡英，還在評(píng)估中。因此，含有四溴雙酚A阻燃劑的FR4板材，目前法律上沒(méi)有被禁止，還可以使用，但不能叫作無(wú)鹵板材。
本文討論的是無(wú)鹵素印制板的加工特點(diǎn)、加工過(guò)程的一些體會(huì)。
1.3 無(wú)鹵基板的原理
就目前而言，大部分的無(wú)鹵材料主要以磷系和磷氮系為主。含磷樹(shù)脂在燃燒時(shí)，受熱分解生成偏聚磷酸，極具強(qiáng)脫水性，使高分子樹(shù)脂表面形成炭化膜，隔絕樹(shù)脂燃燒表面與空氣接觸，使火熄滅，達(dá)到阻燃效果。含磷氮化合物的高分子樹(shù)脂，燃燒時(shí)產(chǎn)生不燃性氣體，協(xié)助樹(shù)脂體系阻燃。
2 無(wú)鹵板材的特點(diǎn)
2.1 材料的絕緣性
由于采用P或N來(lái)取代鹵素原子因而一定程度上降低了環(huán)氧樹(shù)脂的分子鍵段的極性，從而提高質(zhì)的絕緣電阻及抗擊穿能力。
2.2 材料的吸水性
無(wú)鹵板材由于氮磷系的還氧樹(shù)脂中N和P的狐對(duì)電子相對(duì)鹵素而言較少，其與水中氫原子形成氫鍵的機(jī)率要低于鹵素材料，因而其材料的吸水性低于常規(guī)鹵素系阻燃材料。對(duì)于板材來(lái)說(shuō)，低的吸水性對(duì)提高材料的可靠性以及穩(wěn)定性有一定的影響。
2.3 材料的熱穩(wěn)定性
無(wú)鹵板材中氮磷的含量大于普通鹵系材料鹵素的含量，因而其單體分子量以及Tg值均有所增加。在受熱的情況下，其分子的運(yùn)動(dòng)能力將比常規(guī)的環(huán)氧樹(shù)脂要低，因而無(wú)鹵材料其熱膨脹系數(shù)相對(duì)要小。
3 生產(chǎn)無(wú)鹵PCB的體會(huì)
無(wú)鹵板材供應(yīng)商
目前有較多部分的板材供應(yīng)商，均已經(jīng)開(kāi)發(fā)出或正在開(kāi)發(fā)無(wú)鹵覆銅板及相應(yīng)半固化片，就我們知道的有Polyclad的PCL-FR-226／240、Isola的DEl04TS、生益S1155／S0455型、南亞、宏仁GA-HF以及松下電工GX系列等。
我司在2002年已開(kāi)始批量采用Polyclad的PCL-FR-226／240板材用于生產(chǎn)手機(jī)電池板，今年又開(kāi)發(fā)了生益S1155基板以及多層板的制作，另南亞的無(wú)鹵板材也在試用中。目前無(wú)鹵板材的使用已占我司總板材用量的20％。
3.1 層壓：
層壓參數(shù)，因不同公司的板材可能會(huì)有所不同。就拿上面所說(shuō)的生益基板及PP做多層板來(lái)說(shuō)，其為保證樹(shù)脂的充分流動(dòng)，使結(jié)合力良好，要求較低的板料升溫速率(1.0-1.5℃／min)及多段的壓力配合，另在高溫階段則要求時(shí)間較長(zhǎng)，180℃維持50分鐘以上。以下是推薦的一組壓板程序設(shè)定及實(shí)際的板料升溫情況。壓出的板檢測(cè)其銅箔與基板的結(jié)合力為1.ON／mm，圖電后的板經(jīng)過(guò)六次熱沖擊均未出現(xiàn)分層、氣泡現(xiàn)象。
3.2 鉆孔加工性:
鉆孔條件是一個(gè)重要參數(shù)，直接影響PCB在加工過(guò)程中的孔壁質(zhì)量。無(wú)鹵覆銅板由于采用P、N系列官能團(tuán)增大了分子量同時(shí)增強(qiáng)了分子鍵的剛性，因而也增強(qiáng)了材料的剛性，同時(shí)，無(wú)鹵材料的Tg點(diǎn)一般較普通覆銅板要高，因此采用普通FR-4的鉆孔參數(shù)進(jìn)行鉆孔，效果一般不是很理想。鉆無(wú)鹵板時(shí)，需在正常的鉆孔條件下，適當(dāng)作一些調(diào)整。
例如我司采用生益S1155／S0455型芯板及PP所做的四層板，其鉆孔參數(shù)就不與正常鉆孔參數(shù)一樣。鉆無(wú)鹵板時(shí)，其轉(zhuǎn)速要快比正常參數(shù)提高5—10％，而進(jìn)刀及退刀速度則比正常參數(shù)降低10—15％，這樣，鉆出的孔才粗糙度小。
3.3 耐堿性
一般無(wú)鹵板材其抗堿性都比普通的FR-4要差，因此在蝕刻制程上以及在阻焊后返工制程上，應(yīng)特別注意，在堿性的退膜液中浸泡時(shí)間不能太長(zhǎng)，以防出現(xiàn)基材白斑。我司在實(shí)際的生產(chǎn)中，就曾吃過(guò)虧：做完阻焊且固化了的無(wú)鹵板，因有些問(wèn)題需返洗，但返洗時(shí)仍按照普通FR-4返洗的方式，于溫度75℃，濃度10％NaoH中浸泡了40分鐘，結(jié)果洗出的全部基材白斑，后把浸泡的時(shí)間縮短為15-20分鐘，此問(wèn)題不再存在。因此，針對(duì)無(wú)鹵板返工阻焊時(shí)最好先做首板，以得出最佳參數(shù)，再批量返工。
3.4 無(wú)鹵阻焊制作
目前世面上推出的無(wú)鹵阻焊油墨也有很多種，其性能與普通液態(tài)感光油墨相差不大具體操作上也與普通油墨基本差不多。
4 結(jié)束語(yǔ)
無(wú)鹵PCB板由于具有較低的吸水率以及適應(yīng)環(huán)保的要求，在其他性能也能夠滿(mǎn)足PCB板的品質(zhì)要求，因此，無(wú)鹵PCB板的需求量已然越來(lái)越大；另各大板材供應(yīng)商在無(wú)鹵基板以及無(wú)鹵PP的研發(fā)上也投入了更多的資金，相信不久以后，低價(jià)位的無(wú)鹵板構(gòu)·會(huì)馬上投入市場(chǎng)。因此，各PCB廠家均應(yīng)該把無(wú)鹵板材的試用及使用提上日程，制定出詳細(xì)的計(jì)劃，逐步擴(kuò)大無(wú)鹵板材在本廠的占有量，使自己走在市場(chǎng)需求的前頭。