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环氧树脂印制电路敷铜基板阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-12 13:36:38
随着环境、健康问题成为全球的关注焦点,电子封装材料和工艺面临着向“绿色”的转变,其中环氧树脂印制电路敷铜基板阻燃剂环保、无毒化不断取得成果,绿色阻燃已成为环氧电路板主流。

目前,大多数环氧树脂印制电路敷铜基板阻燃剂为四溴联苯A(TBBPA)或者Sb2O3。上世纪80 年代中叶,人们发现在一定燃烧条件下它会产生高毒的溴氧化物以及呋喃。1995年德国研究人员从溴化物材料燃烧物中发现了有害的四溴二苯并-p-二恶英(TCDD)。欧盟(EC)草案提议在2004 年1 月起禁止使用这种含卤阻燃剂,此后发达等国家在减少、替代、禁用方面的活动日益增多,其中北欧地区国家对禁用含溴材料的活动最积极。我国在这方面起步较晚。

国外正在开发研制无卤/Sb的绿色型各类环氧树脂印制电路敷铜基板阻燃剂,其技术特点可以归纳为:阻燃性能上一是从树脂配方上得以改进(特别是纸基覆铜板)二是使用含磷和氮类树脂、无机金属填料等作为主要阻燃材料;阻燃方式有水合作用冷却、碳化,提高基板分解温度、抑制挥发成分等,另外还出现了一种铜箔涂层的树脂。

据中国环氧树脂行业协会()专家介绍,绿色性纸基覆铜板在树脂配方的研究中,重点是减少或完全抛弃干性油改性酚醛树脂(如桐油改性酚醛树脂)的用量,而利用其它阻燃性树脂如环氧树脂与含磷、氮化物、其它无机阻燃剂的添加、配合使用,从而达到阻燃功效。

对于CEM3、FR4 等绿色型环氧电路板产品,目前有3种阻燃技术途径:

1、反应,让氮、磷与环氧树脂反应改性,使环氧树脂主链上具有磷、氮分子结构。此途径仍然以主树脂阻燃作用为主;

2、添加,在环氧树脂中添加磷、氮等化学结构的化合物阻燃剂;

3、复合,利用高含氮化学结构或含有三嗪环主链的树脂或者化合物作环氧树脂的固化剂,并且以其它不含卤数的阻燃添加剂加以配合。


磷酸三苯酯tpp是种含磷元素的无卤环保型阻燃剂,面上大多数产品为自色片状结晶,改产品为自色结晶性粉末,也更用于溶解于有机溶剂,TPP不溶于水,溶于苯、氯仿、醚和而酮,微溶于Z醇。微具芳香气味,微有潮解性,不易燃烧。熔点约50℃,受热时快速熔化成箍状,润精效果极佳,常作为阻燃增塑润精剂使用。它在许多塑料和树脂用作阻燃剂,如酚醛树脂,环氧树酯等。


据悉,目前溴化物阻燃剂的替代物限于红磷和使用高含量的无机物填料,但红磷本身又存在热稳定性和毒性的问题。磷类阻燃剂又会降低板子的玻璃转变温度和其它性能,比较合适的含量为2~2.5%。

而ATH(Al 的三水合物)或者是Mg(OH)2 等无机填料的重量要达到50%。反过来又会影响板子的性能。特别是加大了刚性和硬度、增加了脆性、减少冲击和拉伸强度,而且它们也会使板子产生吸湿问题。于是使用这类阻燃剂的板子烘烤时间要长一些。最近,日本公司已经开发出了用ZHS(氢氧化锌锡酸盐)或者ZS(锡酸锌)配合无机填料作阻燃剂的覆铜电路板。这种板子有较好的阻燃、抗热、抑止有害烟尘等特点。这些绿色的基板材料除环氧玻璃基覆铜板外,还有纸基覆铜板、复合基覆铜板。

由于无机阻燃剂的高填充导致了电缆料流变性能发生很大的变化,粘度明显增大,在电缆制备过程中主要存在两个方面的问题:

一是挤出电缆表面质量问题,一些无卤阻燃电缆的表面很粗糙,缺乏光泽度,其原因是无卤阻燃剂在基体树脂中分散不均,导致在挤出物的表面形成团聚,这主要是材料复合过程中的问题;挤出电缆表面的鲨鱼皮现象是另一种典型挤出问题,它有时可以通过调整挤出工艺参数得以解决,如更低的牵引速度配合更高的出口温度,但是这种解决的方法导致生产效率很低而没有经济性。

二是加工无卤阻燃电缆过程中存在模头口水料。这个问题的出现可能是挤出量太多,也有可能是Al(OH)3的颗粒结构及其极性导致熔体粘附在模头上,延缓了材料的脱模,当口水料累积到一定程度时,它就会被绝缘电缆带走,导致产品出现质量问题。

要解决这些问题,必须改善电缆料熔体的流变性能,可以在配方中加入润滑剂或表面活性剂,在阻燃母粒制备中添加的低分子量聚乙烯蜡也是一种有效的润滑剂,也可以添加一些表面活性剂,它能增加复合体系的流动性。

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