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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:2017-2-4 16:27:38
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”转变的挑战。本文讨论了电子封装无铅材料、印制电路敷铜基板阻燃剂的研究状况。并指出了进一步开发要注意的问题和方向。

随着电子封装材料和技术的更新换代,人们在追求产品的高性能同时,更注重它的无毒、绿色、环境友好等特点。于是出现了很多相关提议和法规,要求限制和禁止电子行业中使用某些损害环境和健康的材料。这些材料包括铅、含卤阻燃剂、氟利昂等等。在市场、环保、法律等因素的约束和推动下,国内外的各种组织、科研机构和公司对电子封装绿色材料的研究与开发日益活跃。

无铅焊料传统锡铅焊料虽然有很多优点,但是铅溶入地下水后,会对人类和环境有极大的毒害;而且它还存在剪切强度低、抗蠕变和热疲劳性能差等不足,无法满足环保和高可靠性的需求。于是研究开发无铅焊料是近年来比较热门的方向,很多组织和公司纷纷推出系列禁用提案、环保产品。

在欧洲,WEEE草案已经有几轮修改,规定欧盟使用铅的截止期为2004年1月。在日本,“家用电子回收法案”强调了对铅的限制和循环,包括NEC、Panasonic、Sony、Toshiba在内的绝大多数公司决定在2001年以前开始转向无铅技术,其中Panasonic从1996年开始,研究评估了50多种无铅合金,并在1998年大量生产了使用SnAgBi 焊接的MiniDisk player商品。在北美,Notel Networks已经生产出无铅电话。

一些协会和机构也出台了无铅计划、绿色工程。如北美电子制造协会(NEMI)的无铅工程。英国国家物理实验室(NPL)的无铅研究报告、国际电子互连协会(IPC)的无铅计划、某些无铅网站等。其中无铅焊料的开发基本上围绕着Sn/Ag/Cu/In/Bi/Zn二元或多元系合金展开。设计思路有:以Sn为基本主体金属,添加其它金属,使用多元合金,利用相图理论和实验性能分析等手段,开发新型合金。

目前大多数印制电路敷铜基板阻燃剂为四溴联苯A(TBBPA)或者Sb2O3。1980年代中期,人们发现在一定燃烧条件下,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月份截止使用这种含卤阻燃剂。


磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)

Cas号:115-86-6

海关编码HS:29199000

产品最重要的指标:白色片状结晶体,含量≥99%,熔点≥48℃,酸值≤0.1,游离酚≤0.1%

退税:目前磷酸三苯酯阻燃剂TPP退税为9%

原材料:以三氯氧磷、三氯化磷、苯酚。

属于几类危险品:以9类危险品出口。


欧洲、日本等国家在减少、替代、禁用方面的活动日益增多。北欧地区国家对禁用含溴材料的活动最积极。当今我国在这方面比较落后,而国外正在开发研制无卤/Sb的绿色型各类印制电路敷铜基板阻燃剂,其技术特点可以归纳为:在解决阻燃性上,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、氮类树脂、无机金属填料等作为主要阻燃材料;其阻燃方式有: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。

绿色性纸基覆铜板在树脂配方的研究中,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与含磷、氮化物、其它无机阻燃剂的添加、配合使用,达到阻燃功效。

目前,对无铅焊料研究较多的有熔化温度范围。封装互连中涉及锡铅合金的有三种基本类型,应用锡铅和无铅合金所要求的工艺温度(一般高于焊料熔化温度的20~30℃)。晶片、芯片、模块、板卡的材料和结构等对温度都有一个敏感范围,另外高温会导致元件、板卡涂层金属的溶解迅速,加快金属间化合物的生长和焊点失效。温度的升高,使焊接工艺窗口变窄,损坏元件和板卡的可能性剧增。

例如PCB(FR4)和元件的最高耐受温度分别为240℃和235℃。无铅合金的温度一般不得超过215℃,否则,元件的爆米花效应和分层等热破坏问题就会很突出。美国国家制造科学研究中心(NCMS)经过三年多的信息收集和研究,推荐了79种低、中、高温不同用途的无铅焊料,认为42Sn58Bi(139℃)、91.7Sn3.5Ag4.8Bi(210-215℃)和96.5Sn3.5Ag(221℃)综合性能较好,适合于不同要求的SMT 应用。

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