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環(huán)氧樹(shù)脂印制電路敷銅基板阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-1-12 13:36:38 |
隨著環(huán)境、健康問(wèn)題成為全球的關(guān)注焦點(diǎn)，電子封裝材料和工藝面臨著向“綠色”的轉(zhuǎn)變，其中環(huán)氧樹(shù)脂印制電路敷銅基板阻燃劑環(huán)保、無(wú)毒化不斷取得成果，綠色阻燃已成為環(huán)氧電路板主流。
目前，大多數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂印制電路敷銅基板阻燃劑為四溴聯(lián)苯A（TBBPA）或者Sb2O3。上世紀(jì)80 年代中葉，人們發(fā)現(xiàn)在一定燃燒條件下它會(huì)產(chǎn)生高毒的溴氧化物以及呋喃。1995年德國(guó)研究人員從溴化物材料燃燒物中發(fā)現(xiàn)了有害的四溴二苯并-p-二惡英(TCDD)。歐盟（EC）草案提議在2004 年1 月起禁止使用這種含鹵阻燃劑，此后發(fā)達(dá)等國(guó)家在減少、替代、禁用方面的活動(dòng)日益增多，其中北歐地區(qū)國(guó)家對(duì)禁用含溴材料的活動(dòng)最積極。我國(guó)在這方面起步較晚。
國(guó)外正在開(kāi)發(fā)研制無(wú)鹵/Sb的綠色型各類環(huán)氧樹(shù)脂印制電路敷銅基板阻燃劑，其技術(shù)特點(diǎn)可以歸納為：阻燃性能上一是從樹(shù)脂配方上得以改進(jìn)(特別是紙基覆銅板)二是使用含磷和氮類樹(shù)脂、無(wú)機(jī)金屬填料等作為主要阻燃材料；阻燃方式有水合作用冷卻、碳化，提高基板分解溫度、抑制揮發(fā)成分等，另外還出現(xiàn)了一種銅箔涂層的樹(shù)脂。
據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)()專家介紹，綠色性紙基覆銅板在樹(shù)脂配方的研究中，重點(diǎn)是減少或完全拋棄干性油改性酚醛樹(shù)脂（如桐油改性酚醛樹(shù)脂）的用量，而利用其它阻燃性樹(shù)脂如環(huán)氧樹(shù)脂與含磷、氮化物、其它無(wú)機(jī)阻燃劑的添加、配合使用，從而達(dá)到阻燃功效。
對(duì)于CEM3、FR4 等綠色型環(huán)氧電路板產(chǎn)品，目前有3種阻燃技術(shù)途徑：
1、反應(yīng)，讓氮、磷與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)改性，使環(huán)氧樹(shù)脂主鏈上具有磷、氮分子結(jié)構(gòu)。此途徑仍然以主樹(shù)脂阻燃作用為主；
2、添加，在環(huán)氧樹(shù)脂中添加磷、氮等化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物阻燃劑；
3、復(fù)合，利用高含氮化學(xué)結(jié)構(gòu)或含有三嗪環(huán)主鏈的樹(shù)脂或者化合物作環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑，并且以其它不含鹵數(shù)的阻燃添加劑加以配合。
磷酸三苯酯tpp是種含磷元素的無(wú)鹵環(huán)保型阻燃劑，面上大多數(shù)產(chǎn)品為自色片狀結(jié)晶，改產(chǎn)品為自色結(jié)晶性粉末，也更用于溶解于有機(jī)溶劑，TPP不溶于水，溶于苯、氯仿、醚和而酮，微溶于Z醇。微具芳香氣味，微有潮解性，不易燃燒。熔點(diǎn)約50℃，受熱時(shí)快速熔化成箍狀，潤(rùn)精效果極佳，常作為阻燃增塑潤(rùn)精劑使用。它在許多塑料和樹(shù)脂用作阻燃劑，如酚醛樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)酯等。
據(jù)悉，目前溴化物阻燃劑的替代物限于紅磷和使用高含量的無(wú)機(jī)物填料，但紅磷本身又存在熱穩(wěn)定性和毒性的問(wèn)題。磷類阻燃劑又會(huì)降低板子的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和其它性能，比較合適的含量為2～2.5%。
而ATH（Al 的三水合物）或者是Mg（OH）2 等無(wú)機(jī)填料的重量要達(dá)到50％。反過(guò)來(lái)又會(huì)影響板子的性能。特別是加大了剛性和硬度、增加了脆性、減少?zèng)_擊和拉伸強(qiáng)度，而且它們也會(huì)使板子產(chǎn)生吸濕問(wèn)題。于是使用這類阻燃劑的板子烘烤時(shí)間要長(zhǎng)一些。最近，日本公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了用ZHS(氫氧化鋅錫酸鹽)或者ZS(錫酸鋅)配合無(wú)機(jī)填料作阻燃劑的覆銅電路板。這種板子有較好的阻燃、抗熱、抑止有害煙塵等特點(diǎn)。這些綠色的基板材料除環(huán)氧玻璃基覆銅板外，還有紙基覆銅板、復(fù)合基覆銅板。
由于無(wú)機(jī)阻燃劑的高填充導(dǎo)致了電纜料流變性能發(fā)生很大的變化，粘度明顯增大，在電纜制備過(guò)程中主要存在兩個(gè)方面的問(wèn)題：
一是擠出電纜表面質(zhì)量問(wèn)題，一些無(wú)鹵阻燃電纜的表面很粗糙，缺乏光澤度，其原因是無(wú)鹵阻燃劑在基體樹(shù)脂中分散不均，導(dǎo)致在擠出物的表面形成團(tuán)聚，這主要是材料復(fù)合過(guò)程中的問(wèn)題；擠出電纜表面的鯊魚(yú)皮現(xiàn)象是另一種典型擠出問(wèn)題，它有時(shí)可以通過(guò)調(diào)整擠出工藝參數(shù)得以解決，如更低的牽引速度配合更高的出口溫度，但是這種解決的方法導(dǎo)致生產(chǎn)效率很低而沒(méi)有經(jīng)濟(jì)性。
二是加工無(wú)鹵阻燃電纜過(guò)程中存在模頭口水料。這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)可能是擠出量太多，也有可能是Al(OH)3的顆粒結(jié)構(gòu)及其極性導(dǎo)致熔體粘附在模頭上，延緩了材料的脫模，當(dāng)口水料累積到一定程度時(shí)，它就會(huì)被絕緣電纜帶走，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。
要解決這些問(wèn)題，必須改善電纜料熔體的流變性能，可以在配方中加入潤(rùn)滑劑或表面活性劑，在阻燃母粒制備中添加的低分子量聚乙烯蠟也是一種有效的潤(rùn)滑劑，也可以添加一些表面活性劑，它能增加復(fù)合體系的流動(dòng)性。
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