PCB技術 - 什麼是無鹵PCB（HF PCB）？

什麼是無鹵PCB（HF PCB）電路基板

根據jpca-es-01-2003標準：氯（C1）和溴（BR）含量小於0.09%wt（重量比）的PCB覆銅板被定義為無鹵覆銅板。（同時，總 CI + br ≤ 0.15% [1500ppm]）

PCB為什麼要禁用鹵素?

鹵素是指化學元素週期表中的滷族元素，包括氟（f）、氯（CL）、溴（BR）和碘（1）。目前阻燃基材有FR4、FR4、CEM-3等，阻燃多為溴化環氧樹脂。在溴化環氧樹脂中，四溴雙酚A、多溴聯苯、聚合多溴二苯醚和多溴二苯醚是覆銅板的主要阻隔燃料，成本低，與環氧樹脂相容。但相關機構研究表明，含鹵素阻燃材料（多溴聯苯PBB：多溴聯苯醚PBDE）在明火燃燒時會釋放出二噁英二噁英（TCDD）和苯並呋喃（benzfuran）。它們有大量的煙霧、難聞的氣味、高毒氣體、致癌、攝入後不能排出，不環保，影響人體健康。因此，歐盟發起了禁止在電子信息產品中使用 PBB 和 PBDE 作為阻燃劑的禁令。根據中國信息產業部發布的同一份文件，投放市場的電子信息產品不得含有鉛、汞、六價鉻、多溴聯苯或多溴二苯醚。歐盟法律禁止使用六種物質，例如 PBB 和 PBDE。據了解，覆銅板行業基本不使用PBB和PBDE。多使用除PBB、PBDE以外的溴系阻燃材料，如四溴雙酚A、二溴苯酚等，化學式為cishizobr4。這種含溴作為阻燃劑的覆銅板，目前尚無法律法規規定。但是，這種含溴的覆銅板在燃燒或電氣火災時會釋放大量有毒氣體（溴化型）。PCB用於熱風整平和元件焊接時，由於高溫（>200℃）的影響，PCB也會釋放出少量的溴化氫；是否還會產生二噁英仍在評估中。因此，含有四溴雙酚A阻燃劑的FR4板不被法律禁止，可以使用，但不能稱為 PCB用於熱風整平和元件焊接時，由於高溫（>200℃）的影響，板子也會釋放出少量的溴化氫；是否還會產生二噁英仍在評估中。因此，含有四溴雙酚A阻燃劑的FR4板不被法律禁止，可以使用，但不能稱為 PCB用於熱風整平和元件焊接時，由於高溫（>200℃）的影響，板子也會釋放出少量的溴化氫；是否還會產生二噁英仍在評估中。因此，含有四溴雙酚A阻燃劑的FR4板不被法律禁止，可以使用，但不能稱為無鹵PCB。

無鹵印刷電路板

無鹵電路板（Halogen-Free PCB）基板原理

目前大部分無鹵PCB材料主要是磷和磷氮系列。含磷樹脂燃燒時分解成偏多磷酸，具有很強的脫水性，在聚合物樹脂表面形成碳化膜，使樹脂燃燒面與空氣隔絕，滅火，達到阻燃效果. 含磷和氮化合物的高分子樹脂在燃燒時會產生不可燃氣體，有助於樹脂體系的阻燃。

無鹵PCB電路板（HF PCB）特性

1）無鹵PCB材料的絕緣

由於鹵素原子被P或N取代，在一定程度上降低了環氧樹脂分子鍵鏈段的極性，從而提高了環氧樹脂的絕緣電阻和抗擊穿能力。

2）無鹵PCB材料的吸水率

無鹵PCB（HF PCB）板比鹵素材料更不容易與水中的氫原子形成氫鍵，因為硝基磷氧化還原樹脂中N和P的孤對電子比鹵素材料少，所以吸水率低。無鹵PCB材料比傳統鹵素阻燃材料低。對於板材來說，低吸水率對提高材料的可靠性和穩定性有一定的影響。

3）無鹵PCB材料的熱穩定性

無鹵PCB中氮和磷的含量高於普通鹵基PCB，因此單體分子量和TG值增加。在加熱的情況下，其分子運動能力會低於常規環氧樹脂，因此無鹵PCB材料的熱膨脹係數相對較小。

無鹵電路板

無鹵電路板生產經驗

目前已有大量PCB供應商開發或正在開發無鹵PCB覆銅板及相應的半固化芯片。據了解，polyclad的pcl-fr-226/240、Isola的del04ts、s1155/s0455、南亞的宏仁ga-hf和松下GX系列。2008年ipcb開始使用polyclad的pcl-fr-226/240板生產手機電池板。今年，ipcb開發了盛益s1155無鹵PCB板和多層PCB板的生產，南亞無鹵PCB板也在試用中。目前，無鹵板材的使用量已經占到我們板材消費總量的20%。

1）無鹵PCB（HF PCB）的層壓

層壓參數可能因公司而異。以盛益基板和PP作為多層板為例。為了保證樹脂的充分流動和良好的結合力，需要較低的升溫速率（1.0-1.5℃/min）和多級壓力配合。此外，在高溫階段需要更長的時間，在180℃下保持50分鐘以上。以下是一組推薦的壓板程序設置和實際的紙張溫升。銅箔與基板的結合力為1.on/mm。經六次熱衝擊後，擠壓出的板材無分層和氣泡現象。

2) 無鹵PCB鑽孔加工性

鑽孔條件是一個重要參數，它直接影響PCB加工過程中孔壁的質量。由於無鹵PCB覆銅板中使用了P和N系列官能團，增加了分子量，增強了分子鍵的剛性。同時，無鹵材料的TG點普遍高於普通覆銅板。因此，普通FR-4鑽孔參數的鑽孔效果不是很理想。鑽孔無鹵板時，應在正常鑽孔條件下進行一些調整。如我司採用盛益s1155/s0455芯板和PP四層板，其鑽孔參數與正常鑽孔參數不一樣。鑽孔無鹵板時，

3）無鹵PCB（HF PCB）的耐鹼性

一般無鹵PCB板的耐鹼性比普通FR-4差。因此，在阻焊後的蝕刻工藝和返修工藝中，要特別注意在鹼性剝離液中的浸泡時間不宜過長，以防止基板上出現白點。在實際生產中，我司出現了虧損：已經焊接固化的無鹵板由於一些問題需要進行反沖洗。但仍是普通的FR-4反洗模式，在75℃的10%NaOH中浸泡40分鐘。從而將基材上的白點全部洗掉，浸泡時間縮短至15-20分鐘。這個問題不再存在。因此，對於無鹵PCB板返修，最好先做第一塊板，以獲得最佳參數，

4) 無鹵PCB(HF PCB)的阻焊層製作

目前市場上的無鹵PCB阻焊油墨種類繁多，其性能與普通液體感光油墨並無區別，具體操作與普通油墨幾乎相同。

關於無鹵電路板的結論

由於吸水率低和環保要求，無鹵PCB在其他性能上也能滿足PCB的質量要求。因此，對無鹵PCB的需求越來越大。此外，各大電路板供應商都在無鹵PCB基板和無鹵pp的研發上投入了更多的資金，相信在不久的將來，低成本的無鹵PCB馬上就會投入市場。因此，PCB將無鹵PCB的試用和使用提上了日程，制定了詳細的計劃，逐步擴大了iPCB中無鹵PCB的份額，使iPCB領先於市場需求。