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印制電路敷銅基板阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-2-4 16:27:38 |
隨著環(huán)境、健康問題成為全球的關(guān)注焦點(diǎn)，電子封裝材料和工藝面臨著向“綠色”轉(zhuǎn)變的挑戰(zhàn)。本文討論了電子封裝無鉛材料、印制電路敷銅基板阻燃劑的研究狀況。并指出了進(jìn)一步開發(fā)要注意的問題和方向。
隨著電子封裝材料和技術(shù)的更新?lián)Q代，人們在追求產(chǎn)品的高性能同時(shí)，更注重它的無毒、綠色、環(huán)境友好等特點(diǎn)。于是出現(xiàn)了很多相關(guān)提議和法規(guī)，要求限制和禁止電子行業(yè)中使用某些損害環(huán)境和健康的材料。這些材料包括鉛、含鹵阻燃劑、氟利昂等等。在市場、環(huán)保、法律等因素的約束和推動(dòng)下，國內(nèi)外的各種組織、科研機(jī)構(gòu)和公司對(duì)電子封裝綠色材料的研究與開發(fā)日益活躍。
無鉛焊料傳統(tǒng)錫鉛焊料雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是鉛溶入地下水后，會(huì)對(duì)人類和環(huán)境有極大的毒害；而且它還存在剪切強(qiáng)度低、抗蠕變和熱疲勞性能差等不足，無法滿足環(huán)保和高可靠性的需求。于是研究開發(fā)無鉛焊料是近年來比較熱門的方向，很多組織和公司紛紛推出系列禁用提案、環(huán)保產(chǎn)品。
在歐洲，WEEE草案已經(jīng)有幾輪修改，規(guī)定歐盟使用鉛的截止期為2004年1月。在日本，“家用電子回收法案”強(qiáng)調(diào)了對(duì)鉛的限制和循環(huán)，包括NEC、Panasonic、Sony、Toshiba在內(nèi)的絕大多數(shù)公司決定在2001年以前開始轉(zhuǎn)向無鉛技術(shù)，其中Panasonic從1996年開始，研究評(píng)估了50多種無鉛合金，并在1998年大量生產(chǎn)了使用SnAgBi 焊接的MiniDisk player商品。在北美，Notel Networks已經(jīng)生產(chǎn)出無鉛電話。
一些協(xié)會(huì)和機(jī)構(gòu)也出臺(tái)了無鉛計(jì)劃、綠色工程。如北美電子制造協(xié)會(huì)(NEMI)的無鉛工程。英國國家物理實(shí)驗(yàn)室(NPL)的無鉛研究報(bào)告、國際電子互連協(xié)會(huì)(IPC)的無鉛計(jì)劃、某些無鉛網(wǎng)站等。其中無鉛焊料的開發(fā)基本上圍繞著Sn/Ag/Cu/In/Bi/Zn二元或多元系合金展開。設(shè)計(jì)思路有：以Sn為基本主體金屬，添加其它金屬，使用多元合金，利用相圖理論和實(shí)驗(yàn)性能分析等手段，開發(fā)新型合金。
目前大多數(shù)印制電路敷銅基板阻燃劑為四溴聯(lián)苯A(TBBPA)或者Sb2O3。1980年代中期，人們發(fā)現(xiàn)在一定燃燒條件下，會(huì)產(chǎn)生高毒的溴氧化物以及呋喃。1995年德國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月份截止使用這種含鹵阻燃劑。
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)
Cas號(hào)：115-86-6
海關(guān)編碼HS：29199000
產(chǎn)品最重要的指標(biāo)：白色片狀結(jié)晶體，含量≥99%，熔點(diǎn)≥48℃，酸值≤0.1，游離酚≤0.1%
退稅：目前磷酸三苯酯阻燃劑TPP退稅為9%
原材料：以三氯氧磷、三氯化磷、苯酚。
屬于幾類危險(xiǎn)品：以9類危險(xiǎn)品出口。
歐洲、日本等國家在減少、替代、禁用方面的活動(dòng)日益增多。北歐地區(qū)國家對(duì)禁用含溴材料的活動(dòng)最積極。當(dāng)今我國在這方面比較落后，而國外正在開發(fā)研制無鹵/Sb的綠色型各類印制電路敷銅基板阻燃劑，其技術(shù)特點(diǎn)可以歸納為：在解決阻燃性上，一是從樹脂配方上得以改進(jìn)，特別是紙基覆銅板。二是使用含磷、氮類樹脂、無機(jī)金屬填料等作為主要阻燃材料；其阻燃方式有：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脂。
綠色性紙基覆銅板在樹脂配方的研究中，是減少或完全拋棄干性油改性酚醛樹脂(如桐油改性酚醛樹脂)的用量。而利用其它阻燃性樹脂與含磷、氮化物、其它無機(jī)阻燃劑的添加、配合使用，達(dá)到阻燃功效。
目前，對(duì)無鉛焊料研究較多的有熔化溫度范圍。封裝互連中涉及錫鉛合金的有三種基本類型，應(yīng)用錫鉛和無鉛合金所要求的工藝溫度(一般高于焊料熔化溫度的20~30℃)。晶片、芯片、模塊、板卡的材料和結(jié)構(gòu)等對(duì)溫度都有一個(gè)敏感范圍，另外高溫會(huì)導(dǎo)致元件、板卡涂層金屬的溶解迅速，加快金屬間化合物的生長和焊點(diǎn)失效。溫度的升高，使焊接工藝窗口變窄，損壞元件和板卡的可能性劇增。
例如PCB(FR4)和元件的最高耐受溫度分別為240℃和235℃。無鉛合金的溫度一般不得超過215℃，否則，元件的爆米花效應(yīng)和分層等熱破壞問題就會(huì)很突出。美國國家制造科學(xué)研究中心(NCMS)經(jīng)過三年多的信息收集和研究，推薦了79種低、中、高溫不同用途的無鉛焊料，認(rèn)為42Sn58Bi(139℃)、91.7Sn3.5Ag4.8Bi(210-215℃)和96.5Sn3.5Ag(221℃)綜合性能較好，適合于不同要求的SMT 應(yīng)用。
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