PCB sans halogène: Un guide complet

Alors que l'attention mondiale portée à la neutralité carbone et à la fabrication verte s'intensifie, lorsque les entreprises choisissent des matériaux pour circuits imprimés, elles ne se concentrent plus uniquement sur les indicateurs de performance, mais accordent davantage d'importance au respect de l'environnement des matériaux. PCB, avec leur stabilité thermique exceptionnelle, leurs excellentes performances électriques et capacité à générere Les gaz peu toxiques lors de la combustion deviennent la solution privilégiée pour la prochaine génération de produits électroniques.

Entre-temps, un nombre croissant de clients de l'industrie ont explicitement mis en avant la norme stricte et rapide selon laquelle PCB Les composants doivent être sans halogène dès le début du projet. Qu'il s'agisse de dispositifs portables intelligents, de stations de base de communication ou de systèmes de contrôle de véhicules à énergies nouvelles, la demande de composants sans halogène est importante. PCB connaît une croissance rapide et continue. Le choix des bons fournisseurs et partenaires de fabrication de circuits imprimés sans halogène est devenu un élément essentiel pour permettre aux entreprises de réaliser leur transition écologique et d'accroître la valeur ajoutée de leurs produits.

Cet article vous présentera systématiquement ce qu'est le sans halogène, la définition et les avantages du sans halogène PCB, ainsi qu'un fabricant fiable de circuits imprimés sans halogène, pour donner à vos produits un avantage concurrentiel. Tout d'abord, découvrons les halogènes.

Qu'est-ce que l'halogène?

Ampoule halogène is Élément du groupe 17 du tableau périodique, comprenant le fluor, le chlore, le brome, l'iode et l'astate. Dans la fabrication traditionnelle de circuits imprimés, des retardateurs de flamme halogénés (en particulier des composés bromés) sont souvent utilisés pour améliorer la résistance au feu. Cependant, lorsque des composés halogénés sont utilisés, PCB S'ils sont exposés à des températures élevées ou brûlent, ils libèrent des gaz toxiques et corrosifs, présentant de graves risques pour l'environnement et la santé. Par conséquent, dans l’industrie électronique, en particulier dans le domaine qui met l’accent sur la production verte, PCB les fabricants se tournent progressivement vers des matériaux sans halogène.

Dans les produits électroniques, sans halogène signifie : les teneurs en chlore et en brome du matériau sont chacune inférieures à 900 ppm et la teneur totale en halogène ne dépasse pas 1500 XNUMX ppm.

Qu'est-ce qu'un PCB sans halogène?

Un PCB sans halogène est un circuit imprimé dont le substrat ne contient aucun retardateur de flamme halogène, notamment le fluor, le chlore, le brome, l'iode et l'astate. Ce type de PCB intègre d'autres systèmes ignifuges, qui offrent non seulement une excellente résistance au feu, mais ne présentent pas les risques environnementaux des matériaux halogènes traditionnels.

D’après le Norme JPCA-ES-01-2003 : Les stratifiés plaqués de cuivre (CCL) dont les teneurs en chlore (Cl) et en brome (Br) sont respectivement inférieures à 0.09 % en poids (rapport pondéral) sont définis comme des CCL PCB sans halogène. (Pendant ce temps, le total CI+Br ≤ 0.15 % [1500 XNUMX ppm])

Les matériaux PCB sans halogène couramment utilisés comprennent la résine époxy modifiée, la résine phénolique TU883 de TUC, DE156 d'Isola, la série GreenSpeed®, Matériaux S1165/S1165M et S0165 de SYTECH ou FR4 sans halogène à haute température de transition vitreuse. Ces matériaux permettent non seulement de conserver de bonnes propriétés mécaniques et électriques, mais aussi d'éliminer les risques liés aux halogènes.

À propos de PCBaSic

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Pourquoi PCB Halogène Fhein ?

Traditionnel PCB Utiliser des retardateurs de flamme contenant des halogènes (tels que le chlore, le brome, etc.), qui libèrent des gaz nocifs (tels que les dioxines et les furanes) lors de l'incinération, présentant des risques potentiels pour l'environnement et la santé humaine. Choisir des produits sans halogène PCB Nous pouvons garantir que ces substances toxiques ne sont pas produites lors du processus d'élimination des déchets électroniques, répondant ainsi à des normes de sécurité et de protection de l'environnement plus strictes. Parallèlement, les réglementations environnementales mondiales (comme la directive RoHS de l'UE) exigent la réduction des substances nocives. Les restrictions sur les substances nocives dans les produits électroniques sont de plus en plus strictes. Par conséquent, les produits sans halogène PCB sont devenues une option plus sûre et plus respectueuse de l’environnement.

Des études pertinentes ont montré que lorsque des matériaux ignifuges contenant des halogènes (comme PBB, PBDE) sont jetés et incinérés. TIls libèrent des dioxines (TCDD), des benzofuranes, etc. Ces substances sont cancérigènes, produisent une grande quantité de fumée, génèrent des odeurs et sont accompagnées de gaz hautement toxiques. Une fois ingérées par l'organisme humain, elles ne peuvent être excrétées, ce qui nuit gravement à la santé. C'est d'ailleurs l'une des principales raisons de promouvoir l'utilisation de produits sans halogène. PCB.

Il est entendu que le PBB et le PBDE ne sont plus utilisés dans l'industrie des PCB. Cependant, outre le PBB et le PBDE, d'autres matériaux ignifuges bromés existent., tels que le tétrabromodiphénol A et le dibromophénol sont plus couramment utilisés, et leur formule chimique est CISHIZOBr4. Bien que ces composés contenant du brome PCB Les retardateurs de flamme, n'étant soumis à aucune restriction légale ou réglementaire, dégagent une grande quantité de gaz toxiques (de type bromure) et produisent beaucoup de fumée lors de leur combustion ou en cas d'incendie électrique. Lors de la pulvérisation d'étain et du soudage de composants, PCB, les cartes sont affectées par des températures élevées (> 200℃), qui libérera des traces de bromure d'hydrogène. Quant à savoir si des gaz toxiques seront également produits, la question est encore en cours d'évaluation.

Actuellement, des secteurs comme les télécommunications, l'automobile, l'électronique grand public et les équipements médicaux s'approvisionnent de plus en plus auprès de fournisseurs de circuits imprimés sans halogène. Or, l'halogène, en tant que matière première, a un impact négatif considérable. Il est impératif de l'interdire. PCB halogène Les gratuits sont inévitables.

Performances des circuits imprimés sans halogène

Avant de se lancer dans le sans halogène PCB, il est essentiel de comprendre le principe et les matériaux des lampes sans halogène PCB. Halogène gratuitement PCB Évitez les risques environnementaux liés aux matériaux halogènes traditionnels en utilisant des matériaux sans halogène (ces matériaux possèdent d'autres types de systèmes ignifuges offrant une excellente résistance au feu). Les PCB sans halogène sont généralement principalement composés de phosphore ou de composés phosphore-azote. Lors du processus de pyrolyse, ces résines à base de phosphore se décomposent pour former de l'acide métaphosphorique. Cette substance(acide métaphosphorique) Il possède un fort effet déshydratant et forme un film carbonisé à la surface de la résine, isolant ainsi l'air, éteignant la source d'incendie et assurant un effet ignifuge. Les composés phosphore-azote libèrent des gaz ininflammables lors de la combustion, améliorant ainsi les performances ignifuges du système de résine.

Matériaux PCB courants sans halogène

À base de phosphore Materials

Le phosphore est l'un des matériaux PCB sans halogène les plus couramment utilisés, offrant des propriétés ignifuges. Sous l'effet de la chaleur, il libère du phosphore qui réagit avec la résine pour former une couche protectrice carbonisée, empêchant ainsi la propagation des flammes.

Dans les systèmes d'éclairage LED et les modules de puissance, le phosphate d'ammonium est un matériau à base de phosphore couramment utilisé. Lorsque la température augmente, il se décompose pour former de l'acide métaphosphorique, qui forme un film carbonisé protecteur à la surface de la résine, isolant efficacement l'air et éteignant la flamme, obtenant ainsi un effet ignifuge.

phosphore-azote Ccomposés

En plus des matériaux à base de phosphore, les composés phosphore-azote sont également fréquemment utilisés dans les produits sans halogène. PCBCes matériaux contribuent non seulement à améliorer la résistance au feu des PCB mais offrent également une stabilité thermique supérieure.

Les retardateurs de flamme phosphore-azote, tels que les composés phosphore-azote, sont généralement utilisés dans les composants haute puissance de l'électronique automobile et des systèmes de contrôle industriels. Ce type de matériau libère des gaz ininflammables, comme l'azote, lors de la combustion. Ces gaz peuvent efficacement limiter la propagation des flammes, garantissant ainsi la sécurité et la fiabilité des équipements dans les environnements à haute température.

Haute température Rinspiration Système

Les systèmes de résines haute température, tels que les résines époxy à Tg élevé, sont généralement utilisés dans les applications sans halogène. PCBCes résines peuvent offrir une excellente résistance à la chaleur, une stabilité mécanique et des propriétés électriques, ce qui les rend parfaitement adaptées aux applications impliquant une puissance élevée ou des environnements extrêmes.

Dans des domaines tels que l'électronique automobile et les modules de puissance industriels exigeant une résistance aux températures élevées, ces matériaux conservent des performances électriques stables même dans des environnements à haute température. La température de transition vitreuse (Tg) de ces résines est généralement supérieure à 170 °C.°C, permettant sans halogène PCB pour fonctionner dans des environnements à haute température sans affecter les propriétés électriques et mécaniques.

Matériau FR4 sans halogène

Le FR4 est un substrat largement utilisé pour PCB Il est traditionnellement composé de résine époxy et de fibre de verre. Les matériaux FR4 sans halogène utilisent généralement des résines époxy modifiées telles que DE156 ou GreenSpeed®. Ces résines modifiées ont éliminé les composants halogènes du FR4 traditionnel et ont conservé l'excellente isolation électrique, la résistance mécanique et la stabilité thermique du FR4 traditionnel. Ce matériau est largement utilisé dans des domaines tels que l'électronique grand public, l'éclairage LED et les systèmes de gestion de batteries de véhicules électriques, garantissant des produits performants tout en étant respectueux de l'environnement.

L'utilisation de matériaux PCB sans halogène réduit non seulement efficacement l'émission de substances nocives, mais garantit également que les produits sont conformes aux exigences mondiales de plus en plus strictes en matière de protection de l'environnement, telles que la norme RoHS (directive sur la restriction des substances dangereuses).

Performances des PCB sans halogène

Après avoir compris les matériaux des PCB sans halogène, examinons ensemble leurs performances ! Les performances des PCB sans halogène sont comparables à celles des PCB halogènes traditionnels, mais leurs avantages résident dans leur plus grand respect de l'environnement, leur plus grande sécurité et leur conformité aux normes mondiales de protection de l'environnement. Les PCB sans halogène présentent les propriétés suivantes :

1. Ignifuge

L'avantage le plus notable des PCB sans halogène est leur excellente résistance au feu. Les matériaux sans halogène empêchent efficacement la propagation des flammes, garantissant ainsi la stabilité et la sécurité des PCB dans des environnements à haute température ou extrêmes.

2. Les performances électriques

Les performances électriques des circuits imprimés FR4 sans halogène sont comparables à celles des circuits imprimés FR4 traditionnels. Les matériaux sans halogène offrent d'excellentes performances d'isolation et de transmission du signal, garantissant ainsi de bonnes performances électriques tout en réduisant les impacts négatifs sur l'environnement et en respectant les normes environnementales et industrielles.

3. Stabilité mécanique

Les circuits imprimés sans halogène peuvent rester stables lorsqu'ils sont soumis à des vibrations, des chocs ou des changements de température, et sont particulièrement adaptés aux applications nécessitant une grande fiabilité, telles que l'électronique automobile et les systèmes de contrôle industriels.

4. La gestion thermique

Les circuits imprimés sans halogène offrent d'excellentes performances de gestion thermique, permettant d'évacuer efficacement la chaleur des composants clés, d'éviter les dommages matériels dus à la surchauffe et d'en prolonger la durée de vie. Ils sont particulièrement adaptés aux applications haute puissance telles que les systèmes d'éclairage LED, les modules de puissance et l'électronique automobile.

Actuellement, la plupart des PCB sans halogène sont principalement à base de phosphore et de phosphore-azote. Lors de la combustion, la résine contenant du phosphore se décompose sous l'effet de la chaleur pour produire de l'acide métaphosphorique, extrêmement déshydraté. Un film carbonisé se forme alors à la surface de la résine polymère. La surface en combustion est isolée de l'air, ce qui permet d'éteindre le feu et d'obtenir un effet ignifuge. Les résines polymères contenant des composés de phosphore et d'azote produisent un gaz incombustible lors de leur combustion, ce qui confère au système de résine son caractère ignifuge.

Caractéristiques des PCB sans halogène

Isolation du matériau PCB sans halogène

Étant donné que P ou N est utilisé pour remplacer les atomes d'halogène, la polarité des segments de liaison moléculaire de la résine époxy est réduite dans une certaine mesure, améliorant ainsi la résistance d'isolation et la résistance au claquage.

Absorption d'eau du matériau PCB sans halogène

Les PCB sans halogène présentent moins de N et de P dans la résine redox azote-phosphore que les PCB halogènes. Leur probabilité de former des liaisons hydrogène avec les atomes d'hydrogène dans l'eau est inférieure à celle des matériaux halogènes. Leur absorption d'eau est donc inférieure à celle des matériaux ignifuges halogènes classiques. Une faible absorption d'eau influence significativement la fiabilité et la stabilité des PCB. La réduction de l'absorption d'eau des PCB sans halogènes aura un impact significatif sur le matériau utilisé. aspects suivants :

(1) Améliorer la fiabilité des matériaux PCB sans halogène.
(2) Améliorer la stabilité des matériaux dans le processus de fabrication des PCB.
(3) Améliorer les performances CAF du matériau PCB sans halogène.

Constante diélectrique

Les facteurs affectant la constante diélectrique des matériaux sont principalement déterminés par les facteurs suivants : la constante diélectrique de la fibre de verre, de la résine époxy et de la charge. L'utilisation de P ou de N pour remplacer les atomes d'halogène réduit la polarité de la résine époxy dans son ensemble. L'isolation électrique de la résine époxy sans halogène est donc meilleure que celle de la résine époxy à base d'halogène, et les pertes diélectriques sont inférieures à celles des matériaux conventionnels.

Stabilité thermique du matériau PCB sans halogène

La teneur en azote et en phosphore des PCB sans halogène est supérieure à celle des halogènes des matériaux halogènes courants, ce qui augmente leur masse moléculaire et leur valeur TG. À la chaleur, leur mobilité moléculaire est inférieure à celle des résines époxy classiques, ce qui rend leur coefficient de dilatation thermique relativement faible.

Par rapport aux PCB contenant des halogènes, les PCB sans halogène présentent plus d'avantages, et la tendance générale est que les PCB sans halogène remplacent les PCB contenant des halogènes.

résistance à la migration des ions (CAF)

La migration des ions dans le substrat provient principalement de la les trois aspects suivants :

(1)Cations métalliques de cuivre.
(2)Anion halogène.
(3)Cation ammoniac.

Parmi eux, les ions halogènes peuvent non seulement migrer eux-mêmes, mais aussi coopérer avec les ions cuivre divalents pour augmenter les possibilités de migration ionique. Les matériaux sans halogène éliminent la possibilité de résidus d'halogène hydrolysable lors de la synthèse, améliorant ainsi la résistance à la migration ionique. Parallèlement, la faible absorption d'eau de la résine époxy sans halogène réduit la source de génération d'ions, améliorant ainsi la résistance au CAF du matériau.

Les circuits imprimés sans halogène sont de plus en plus utilisés dans le domaine environnemental, en raison des exigences environnementales et de l'absence de plomb. Ils sont principalement utilisés dans des domaines exigeant une protection environnementale stricte, comme le traitement médical, puis dans de plus en plus d'applications dans les téléphones portables et l'automobile. Récemment, de plus en plus d'entreprises de produits électroniques accordent une attention accrue à l'utilisation de circuits imprimés sans halogène. Par exemple, Sony au Japon a exigé l'utilisation de cartes multicouches sans halogène et de cartes HDI dans ses produits. Alors, jeJ'aimerais partager avec vous un excellent et fiable fabricant de PCB halogènes - PCBasic.

PCBasique»Fabrication de circuits imprimés sans halogène

Expérience in PCB sans halogène Processus de fabrication

1. Laminage

Les paramètres de laminage peuvent varier d'une entreprise à l'autre en raison des matériaux utilisés pour les circuits imprimés. En utilisant le substrat SYTECH et le PP comme carte multicouche, afin de garantir un écoulement optimal de la résine et une bonne adhérence, une vitesse de chauffe plus faible (1.0-1.5 °C/min) et une coordination de la pression en plusieurs étapes sont nécessaires. De plus, la phase haute température nécessite un temps plus long, la température de 180 °C devant être maintenue pendant plus de 50 minutes.

2. Usinabilité du perçage

Les conditions de perçage sont un paramètre important, qui affecte directement la qualité des parois des trous des circuits imprimés lors de leur usinage. Les circuits imprimés sans halogène augmentent la masse moléculaire et la rigidité des liaisons moléculaires grâce à l'utilisation de groupes fonctionnels des séries P et N, améliorant ainsi la rigidité des matériaux. De plus, le point de fusion des matériaux sans halogène est généralement plus élevé que celui des stratifiés cuivrés ordinaires. Par conséquent, l'efficacité du perçage avec les paramètres de perçage FR-4 ordinaires n'est généralement pas optimale. Lors du perçage de plaques sans halogène, certains ajustements doivent être effectués dans des conditions normales.

3. Résistance aux alcalis

En général, la résistance aux alcalis des circuits imprimés sans halogène est inférieure à celle du FR-4 classique. Par conséquent, une attention particulière doit être portée à la gravure et à la reprise après l'application de la résine de soudure, et le temps de trempage dans la solution de décapage alcaline ne doit pas être trop long afin d'éviter l'apparition de taches blanches sur le substrat.

4. Fabrication de résines de soudure sans halogène

À l'heure actuelle, de nombreux types d'encres de résistance à la soudure sans halogène sont introduits dans le monde, et leurs performances ne sont pas très différentes de celles des encres photosensibles liquides ordinaires, et leurs opérations spécifiques sont fondamentalement similaires à celles des encres ordinaires.
Les PCB sans halogène présentent une faible absorption d'eau et sont conformes aux exigences de protection de l'environnement. D'autres propriétés permettent également de répondre aux exigences de qualité des PCB. Par conséquent, la demande de PCB sans halogène est en hausse.

Comparaison des performances de fabrication

1. Gravure

En raison de la faible fluidité de la résine époxy sans halogène et de la faible capacité d'interpénétration de l'interface de la feuille de cuivre, la résistance au pelage de la feuille de cuivre des circuits imprimés sans halogène est faible. Comparés aux matériaux conventionnels, les matériaux sans halogène augmentent la pression de pressage afin d'améliorer la liaison entre la feuille de cuivre et la résine. Cela entraîne une plus grande profondeur d'incrustation du cuivre dans la résine, ce qui peut facilement entraîner une impureté de gravure (le cuivre est exposé dans les étoiles). Pour résoudre ce problème, on augmente souvent la largeur du fil sur le négatif de travail et on ajuste correctement la vitesse de gravure.

2. Laminage

La teneur en azote et en phosphore des matériaux ignifuges halogènes conventionnels est supérieure à celle des halogènes, ce qui entraîne une augmentation du degré de polymérisation et de la masse moléculaire du polymère. Par conséquent, le mouvement de la chaîne moléculaire de la résine époxy sans halogène après chauffage est plus lent que celui des matériaux conventionnels, ce qui indique que la fluidité des matériaux sans halogène sera inférieure à celle de la résine époxy conventionnelle dans les mêmes conditions.

3. Perçage galvanoplastie

Les PCB sans halogène présentent un module de Young plus élevé, ce qui accroît leur rigidité et leur fragilité. L'utilisation de groupes fonctionnels des séries P et N augmente la masse moléculaire et la rigidité des liaisons moléculaires. Parallèlement, leur point de fusion est supérieur à celui des matériaux conventionnels du même type. Il est donc nécessaire d'augmenter la vitesse de rotation du foret et de réduire sa vitesse d'avance afin de garantir la rugosité de la paroi du trou lors du perçage mécanique. Lors du décrassage horizontal, il est nécessaire de prolonger le temps de réaction d'expansion, d'augmenter la rugosité de la paroi du trou et d'améliorer la force de liaison entre le cuivre électrolytique et la paroi du trou, conformément aux caractéristiques des matériaux sans halogène.

4. Perçage au laser

En comparant les matériaux sans halogène aux matériaux conventionnels dans les mêmes conditions technologiques de perçage laser, on constate que la rugosité des parois et la verticalité des trous des matériaux sans halogène après perçage sont inférieures à celles des matériaux conventionnels, et peuvent être plus marquées après galvanoplastie. Il est donc nécessaire d'augmenter de manière appropriée l'énergie d'impulsion et la quantité de perçage laser des matériaux PCB sans halogène.

5. Fabrication de résistances à la soudure

L'encre de réserve de soudure sans halogène présente une teneur élevée en durcisseur (exemple : les matériaux sans halogène classiques en contiennent respectivement 15 % et 30 %), ce qui lui confère une viscosité élevée et une faible fluidité. Lors de l'impression, il est nécessaire d'augmenter la pression du racleur et d'ajuster le nombre de mailles de l'écran. Dans certaines conditions, une certaine quantité de solvant peut être utilisée pour diluer l'encre et augmenter sa fluidité.

6. Fabrication d'impédance

À basse fréquence (inférieure ou égale à 1.5 GHz), les constantes diélectriques des deux matériaux sont moins affectées par les chocs thermiques et diminuent légèrement. Lorsque la fréquence d'essai atteint une certaine valeur (1.8 GHz), les deux matériaux présentent une différence notable sous l'effet du choc thermique. La constante diélectrique des matériaux sans halogène diminue nettement et fluctue légèrement après un choc thermique, tandis que celle des matériaux conventionnels augmente fortement avec l'allongement de la durée du choc thermique.

Par conséquent, les matériaux sans halogène permettent d'éviter l'influence des chocs thermiques répétés sur la constante diélectrique des matériaux utilisés dans le processus de fabrication des PCB, ce qui facilite le contrôle des caractéristiques ou de l'impédance différentielle. Les PCB sans halogène présentent une constante diélectrique plus élevée et une épaisseur diélectrique après laminage supérieure à celle des matériaux conventionnels. Par conséquent, la valeur de l'impédance augmente dans une certaine mesure lors du contrôle de l'impédance, notamment des caractéristiques et de l'impédance différentielle. Une compensation appropriée est nécessaire lors de la conception de la largeur des fils.

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