无卤素

1.1 何为无卤基材按照JPCA-ES-01-2003标准：氯(C1)、溴(Br)含量分别小于0.09％Wt(重量比)的覆铜板，定义为无卤型覆铜板。

(同时，CI+Br总量≤0.15％[1500PPM])1.2 为什么要禁卤卤素，指化学元素周期表中的卤族元素，包括氟(F)、氯(CL)、溴(Br)、碘(1)。

目前，阻燃性基材，FR4、CEM-3等，阻燃剂多为溴化环氧树脂。

溴化环氧树脂中，四溴双酚A、聚合多溴联苯，聚合多溴联苯乙醚，多溴二苯醚是覆铜板的主要阻燃料，其成本低，与环氧树脂兼容。

但相关机构研究表明，含卤素的阻燃材料(聚合多溴联苯PBB：聚合多溴化联苯乙醚PBDE)，废弃着火燃烧时，会放出二嗯英(dioxin戴奥辛TCDD)、苯呋喃(Benzfuran)等，发烟量大，气味难闻，高毒性气体，致癌，摄入后无法排出，不环保，影响人体健康。

因此，欧盟发起，禁止在电子信息产品以PBB、PBDE作为阻燃剂。

中国信息产业部同样文件要求，到2006年7月1日起，投入市场的电子信息产品不能含有铅、汞、六价铬、聚合多溴联苯或聚合多溴化联苯乙醚等物质。

欧盟的法律禁止使用的是PBB和PBDE等六种物质，据了解，PBB和PBDE在覆铜板行业已基本上不在使用，较多使用的是除PBB和PBDE以外的溴阻燃材料，例如四溴双苯酚A，二溴苯酚等，其化学分子式是CISHIZOBr4。

这类含溴作阻燃剂的覆铜板未有任何法律法规加以规定，但这类含溴型覆铜板，燃烧或电器火灾时，会释放出大量有毒气体(溴化型)，发烟量大；在PCB作热风整平和元件焊接时，板材受高温(>200)影响，也会释放出微量的溴化氢；是否也会产生二恶英，还在评估中。

因此，含有四溴双酚A阻燃剂的FR4板材，目前法律上没有被禁止，还可以使用，但不能叫作无卤板材。

本文讨论的是无卤素印制板的加工特点、加工过程的一些体会。

1.3 无卤基板的原理就目前而言，大部分的无卤材料主要以磷系和磷氮系为主。

含磷树脂在燃烧时，受热分解生成偏聚磷酸，极具强脱水性，使高分子树脂表面形成炭化膜，隔绝树脂燃烧表面与空气接触，使火熄灭，达到阻燃效果。

含磷氮化合物的高分子树脂，燃烧时产生不燃性气体，协助树脂体系阻燃。

2 无卤板材的特点2.1 材料的绝缘性由于采用P或N来取代卤素原子因而一定程度上降低了环氧树脂的分子键段的极性，从而提高质的绝缘电阻及抗击穿能力。

2.2 材料的吸水性无卤板材由于氮磷系的还氧树脂中N和P的狐对电子相对卤素而言较少，其与水中氢原子形成氢键的机率要低于卤素材料，因而其材料的吸水性低于常规卤素系阻燃材料。

对于板材来说，低的吸水性对提高材料的可靠性以及稳定性有一定的影响。

2.3 材料的热稳定性无卤板材中氮磷的含量大于普通卤系材料卤素的含量，因而其单体分子量以及Tg值均有所增加。

在受热的情况下，其分子的运动能力将比常规的环氧树脂要低，因而无卤材料其热膨胀系数相对要小。

3 生产无卤PCB的体会无卤板材供应商目前有较多部分的板材供应商，均已经开发出或正在开发无卤覆铜板及相应半固化片，就我们知道的有Polyclad的PCL-FR-226／240、Isola的DEl04TS、生益S1155／S0455型、南亚、宏仁GA-HF以及松下电工GX系列等。

我司在2002年已开始批量采用Polyclad的PCL-FR-226／240板材用于生产手机电池板，今年又开发了生益S1155基板以及多层板的制作，另南亚的无卤板材也在试用中。

目前无卤板材的使用已占我司总板材用量的20％。

3.1 层压：层压参数，因不同公司的板材可能会有所不同。

就拿上面所说的生益基板及PP做多层板来说，其为保证树脂的充分流动，使结合力良好，要求较低的板料升温速率(1.0-1.5℃／min)及多段的压力配合，另在高温阶段则要求时间较长，180℃维持50分钟以上。

以下是推荐的一组压板程序设定及实际的板料升温情况。

压出的板检测其铜箔与基板的结合力为1.ON／mm，图电后的板经过六次热冲击均未出现分层、气泡现象。

3.2 钻孔加工性:钻孔条件是一个重要参数，直接影响PCB在加工过程中的孔壁质量。

无卤覆铜板由于采用P、N系列官能团增大了分子量同时增强了分子键的刚性，因而也增强了材料的刚性，同时，无卤材料的Tg点一般较普通覆铜板要高，因此采用普通FR-4的钻孔参数进行钻孔，效果一般不是很理想。

钻无卤板时，需在正常的钻孔条件下，适当作一些调整。

例如我司采用生益S1155／S0455型芯板及PP所做的四层板，其钻孔参数就不与正常钻孔参数一样。

钻无卤板时，其转速要快比正常参数提高5—10％，而进刀及退刀速度则比正常参数降低10—15％，这样，钻出的孔才粗糙度小。

3.3 耐碱性一般无卤板材其抗碱性都比普通的FR-4要差，因此在蚀刻制程上以及在阻焊后返工制程上，应特别注意，在碱性的退膜液中浸泡时间不能太长，以防出现基材白斑。

我司在实际的生产中，就曾吃过亏：做完阻焊且固化了的无卤板，因有些问题需返洗，但返洗时仍按照普通FR-4返洗的方式，于温度75℃，浓度10％NaoH中浸泡了40分钟，结果洗出的全部基材白斑，后把浸泡的时间缩短为15-20分钟，此问题不再存在。

因此，针对无卤板返工阻焊时最好先做首板，以得出最佳参数，再批量返工。

3.4 无卤阻焊制作目前世面上推出的无卤阻焊油墨也有很多种，其性能与普通液态感光油墨相差不大具体操作上也与普通油墨基本差不多。

4 结束语无卤PCB板由于具有较低的吸水率以及适应环保的要求，在其他性能也能够满足PCB板的品质要求，因此，无卤PCB板的需求量已然越来越大；另各大板材供应商在无卤基板以及无卤PP的研发上也投入了更多的资金，相信不久以后，低价位的无卤板构·会马上投入市场。

因此，各PCB厂家均应该把无卤板材的试用及使用提上日程，制定出详细的计划，逐步扩大无卤板材在本厂的占有量，使自己走在市场需求的前头。

一、前言：干膜盖孔穿孔是一普遍存在的难题，涉及较复杂的原因，穿孔会留下干膜碎，在显影过程中易粘到板面，导致开路报废，易穿孔的主要为Slot 孔，Slot孔指椭圆形的NPTH，Slot 孔的作用是PCBA 的工具孔，精度要求较高，不能在孔内有残铜，如穿孔则会导致孔内残铜影响安装。

二、Slot 孔穿孔现象描述：1. Slot 孔穿孔指Slot 槽上所盖的干膜在干膜制程中出现破裂。

（如图）2. Slot 槽干膜破裂有大有少，大的整个孔壁均无干膜，小的破洞只有“针眼”大小。

三、SLOT 穿孔原因探讨：造成SLOt 孔穿孔的原因多种多样，有干膜本身延展性的不足，有制程的参数不稳定，不匹配等，以下为Slot 孔穿孔的鱼骨图：四、试验设计：由于制造过程中，大多数Slot 孔穿发生在薄板（32mil 以内板厚）鉴于此，本着“对症下药”的原则，设计如下条件进行验证：4.1．干膜厚度：1.5mil板厚：16mil，20mil，24mil，32mil数量：各6PNL尺寸：20″*16″一组SLOT 孔尺寸:a（mm）b(mm)2.55678367893.57891047891058910115.589101169101112其它条件：辘板方向与SLOT 长方向垂直，（下称垂直）辘板温度90℃，辘板压力：3.5bar，出板温度53℃，冲板压力1.7bar。

结果如下：SLOT 孔短轴长mm辘板方向总孔数不同板厚的穿孔数总穿孔数比例16mil20mil 24mil32mil2.5垂直384210030.78%3 垂直384322071.8%3.5垂直384412182.1%4垂直384312171.8%4.5垂直38410752236%5垂直38418643318.1%6垂直38414742277.0%Total//5425198106/分析:将破孔率和SLOT 孔短轴长度绘成以下二维图：由上图可以看出两者关系曲线的拐点出现在点(4,1.8)，证明干膜封薄SLOT 孔板的能力为短轴长为4mm(长轴长度不限)。

由于辘板方向与Slot 长方向垂直，即压辘在Slot 孔上停留时会使干膜变薄，停留时间越长，则干膜越易变薄，相应地越易破裂穿孔，因长方向与辘板方向平行，它的长短对压辘停留时间无影响，故长轴的长度不影响破裂穿孔。

4.2．寻找较佳的生产条件：在4.1 的基础上，试验薄板封Slot 能力为4mm（辘板方向宽度）但即使在这样的条件下约有2%的穿孔比例，于是不得不进行其它制程参数的试验，以下为不同参数的试验情况：A.条件：辘板机压力:3.5bar，出板温度53℃，冲板压力：1.7bar,见表二；B.条件：辘板机压力:3.5bar，出板温度：42℃,冲板压力：1.7bar,见表三；C.条件：辘板机压力:3.5bar，出板温度：53℃,冲板压力：1.2bar,见表四；D.条件：辘板机压力:4.0bar，出板温度：53℃,冲板压力：1.7bar,见表五；E.条件：辘板机压力:3.5bar，出板温度53℃，冲板压力:1.7bar，见表六。

（表二）总Slot 孔数辘板方向干膜厚度穿孔数比例2688垂直1.5mil1063.94%2688垂直2.0mil00（表三）总Slot孔数辘板方向出板温度穿孔数比例2688垂直53℃1063.94%2688垂直42℃893.3%（表四）总Slot 孔数辘板方向冲板压力穿孔数比例2688垂直1.7bar1063.94%2688垂直1.2bar491.82%（表五）总Slot 孔数辘板方向辘板压力穿孔数比例2688垂直3.5bar1063.94%2688垂直4.0bar1214.5%（表六）总Slot 孔数辘板方向穿孔数比例2688垂直1063.94%2688平行1977.3%初步结果：由以上几表可以看出，冲板压力、辘板方向以及干膜厚度对SLOT 穿孔影响较大。

冲板压力大，直接作用于干膜上的冲击力变大，使得干膜更易破裂，而干膜厚度的增加，干膜的延展性，抗冲击力均变强，不容易破裂。

4.3．较佳生产条件验证：在4.2 的试验基础上，得出干膜厚度，辘板方向，冲板压力是影响Slot 孔穿孔的关键参数，为进一步确认，就必须进行批量生产的验证，以下为批量生产的验证结果：A．辘板方向：表七数量（PNL）辘压出板温度冲压辘板方向穿孔数比例703.553℃1.8barSLOT孔长方向与贴膜方向平行2231.4%703.553℃1.8barSLOT 孔长方向与贴膜方向垂直68.56%B.冲板压力(辘板方向与SLOT 孔长方向垂直)：表八数量（PNL）辘压出板温度冲板压力穿孔数比例2803.553℃1.7bar3010.7%2803.553℃1.2bar4 1.4%C.曝光能量：表九数量（PNL）辘压出板温度冲板压力曝光能量穿孔数比例4203.554℃1.7bar7格露铜276.43%3503.553℃1.7 bar7 格露铜113.14%D.出板温度：表十数量（PNL）辘板温度出板温度辘板压力曝光能量冲板压力穿孔数比例75105℃43℃3.58 格露铜1.7 bar1520%70115℃50℃3.58 格露铜1.7 bar1724.28%E.干膜厚度：表十一数量（PNL）板厚干膜厚度出板温度辘板压力爆光能量冲板压力穿孔数比例2416mil-32mil2mil52℃3.5bar8 格露铜1.7 bar002416mil-32mil1.5mil51℃3.5 bar8 格露铜1.7 bar416.7%F.板料厚度：表十二数量（PNL）板厚出板温度辘板压力曝光能量冲板压力穿孔数比例28059mil52℃3.5bar 8 格露铜1.7 bar3010.7%15324mil54℃3.5bar8 格露铜1.5 bar9739.8%G.冲板机比较：表十三数量（PNL）机号辘板压力出板温度穿孔数比例701# 3.5bar54℃57.1%702#3.5bar54℃2 2.9%703#3.5bar54℃912.9%免责声明：本站文章均由网上收集，所有文章仅供学习参考之用，版权和著作权归原作者所有，请在24小时内免费考研网。