PCB技術 - ハロゲンフリー基板とは？

ハロゲン基はハロゲン化学元素からなる基であり、1つの単電子が他の官能基や化合物と組み合わされることができる。ハロゲンフリー基板 PCB（略称HF PCB）とはjpca-es-01-2003規格によると、塩素（C1）と臭素（BR）の含有量が0.09％wt（重量比）未満のPCB CCLは、ハロゲンフリーの銅張積層板として定義されています。（同時に、合計CI +br≤0.15％[1500ppm]）

PCBでハロゲンを禁止する必要があるのはなぜですか。ハロゲンとは?ハロゲンとは、フッ素（f）、塩素（CL）、臭素（BR）、ヨウ素（1）などの化学元素の周期表にあるハロゲン基元素を指します。現在、難燃剤FR4基板、FR4、CEM-3など、難燃剤は主に臭素化エポキシ樹脂です。臭素化エポキシ樹脂では、テトラブロモビスフェノールA、ポリ臭化ビフェニル、ポリ臭化ポリ臭化ジフェニルエーテル、ポリ臭化ジフェニルエーテルが銅被覆ラミネートの主なブロッキング燃料で、低コストでエポキシ樹脂と互換性があります。ただし、関連機関の調査によると、ハロゲン含有難燃剤（ポリ臭化ビフェニルPBB：ポリ臭化ジフェニルエーテルPBDE）は、火に燃やすとダイオキシンダイオキシン（TCDD）とベンズフラン（ベンズフラン）を放出します。大量の煙、悪臭、高毒性ガス、発がん性、また、摂取後に排出することはできません。これは環境に優しくなく、人間の健康に影響を及ぼします。そのため、EUは、電子情報製品の難燃剤としてのPBBおよびPBDEの禁止を開始しました。

中国の情報産業省が発行した同じ文書によると、市場に出される電子情報製品には、鉛、水銀、六価クロム、ポリ臭化ビフェニル、またはポリ臭化ジフェニルエーテルが含まれていてはなりません。PBBやPBDEなどの6つの物質は、EU法で禁止されています。PBBおよびPBDEは、基本的に銅張積層板業界では使用されていないことが理解されています。化学式がcishizobr4であるテトラブロモビスフェノールA、ジブロモフェノールなど、PBBおよびPBDE以外の臭素難燃剤が主に使用されています。難燃剤として臭素を含むこの種の銅張積層板に関する法律や規制はありません。ただし、この種の臭素含有銅張積層板は、燃焼時や電気火災時に大量の有毒ガス（臭素系）を放出します。

PCBが熱風レベリングとコンポーネント溶接に使用される場合、ボードは高温（> 200）の影響により少量の臭化水素も放出します。ダイオキシンも発生するかどうかはまだ評価中です。したがって、テトラブロモビスフェノールA難燃剤を含むFR4ボードは法律で禁止されておらず、使用することはできますが、呼び出すことはできません。

図１　pcb フリー

ハロゲンフリーPCB（略称HF PCB）基板の原理

現在、ハロゲンフリーPCB材料のほとんどは、主にリンおよびリン窒素シリーズです。リン含有樹脂を燃焼させると、脱水性の強いメタポリリン酸に分解し、高分子樹脂の表面に炭化膜を形成し、樹脂の燃焼面を空気との接触から絶縁し、消火し、難燃効果を発揮します。リンと窒素の化合物を含む高分子樹脂は、燃焼中に不燃性ガスを生成し、樹脂システムの難燃性を高めます。ハロゲンとは

ハロゲンフリー基板（HF基板）の特性

ハロゲンフリーPCB材料の絶縁

ハロゲン原子をPまたはNに置換することにより、エポキシ樹脂の分子結合セグメントの極性がある程度低下し、エポキシ樹脂の耐絶縁性および耐パンク性が向上します。

ハロゲンフリーPCB材料の吸水

ハロゲンフリーPCB（HF PCB）ボードは、ニトロリンレドックス樹脂のNとPの孤立電子対がハロゲン材料よりも少ないため、水中の水素原子と水素結合を形成する可能性が低く、ハロゲンフリーPCB材料は、従来のハロゲンベースの難燃性材料よりも低くなっています。プレートの場合、吸水率が低いと、材料の信頼性と安定性の向上に一定の影響があります。

ハロゲンフリーPCB材料の熱安定性

ハロゲンフリープリント基板の窒素とリンの含有量は通常のハロゲンベースのプリント基板よりも高いため、モノマーの分子量とTG値が増加します。加熱した場合、従来のエポキシ樹脂に比べて分子運動能力が低くなるため、ハロゲンフリープリント基板の熱膨張係数は比較的小さくなります。

図２　ハロゲンフリーPCB

ハロゲンフリーPCBエクスペリエンスの作成

現在、多くのPCBサプライヤーが、ハロゲンフリーのPCB銅張積層板とそれに対応する半硬化チップを開発または開発しています。私たちの知る限り、ポリクラッドのpcl-fr-226 / 240、Isolaのdel04ts、s1155 / s0455、南アジア、弘忍ga-hf、パナソニックGXシリーズなどがあります。2008年、iPCB(株）は携帯電話のバッテリーボードの製造にpolycladのpcl-fr-226 / 240ボードの使用を開始しました。今年、iPCB(株）はShengyi S1155ハロゲンフリーPCBボードと多層PCBボードの生産を開発し、南アジアのハロゲンフリーPCBボードも試用中です。現在、ハロゲンフリープレートの使用は、プレートの総消費量の20％を占めています。

ハロゲンフリーPCB（HF PCB）のラミネート

ラミネーションパラメータは会社ごとに異なる場合があります。例として、Shengyi基板とPPを多層基板として取り上げます。樹脂のフルフローと良好な接着力を確保するために、より低い加熱速度（1.0-1.5℃/分）と多段階の圧力調整が必要です。また、高温段階では時間がかかり、180℃で50分以上維持されます。以下は、推奨されるプラテンプログラム設定と実際のシート温度上昇のセットです。銅箔と基板の接着力は1.on / mmです。6回の熱衝撃の後、押し出されたプレートに層間剥離や気泡現象はありません。

ハロゲンフリーPCBの穴あけ加工性

穴あけ条件は重要なパラメータで、PCB加工プロセスの穴壁の品質に直接影響します。ハロゲンフリーPCBの銅張積層板にはPおよびNシリーズの官能基が使用されているため、分子量が増加し、分子結合の剛性が向上します。同時に、ハロゲンフリー材料のTGポイントは、通常の銅張積層板よりも一般的に高くなっています。したがって、通常のFR-4掘削パラメータの掘削効果はあまり理想的ではありません。ハロゲンフリープレートを掘削する場合、通常の掘削条件下でいくつかの調整を行う必要があります。例えば、当社はShengyi S1155 / S0455コアボードとPP4層ボードを採用しており、その掘削パラメータは通常の掘削パラメータと同じではありません。

ハロゲンフリーPCB（HF PCB）の耐アルカリ性

一般的に、ハロゲンフリープリント基板の耐アルカリ性は一般的なFR-4よりも劣ります。したがって、ソルダーマスク後のエッチングプロセスおよびリワークプロセスでは、アルカリストリッピング溶液への浸漬時間が基板上の白い斑点を防ぐために長すぎないように特に注意する必要があります。実際の生産では、当社は損失を被りました。はんだ付けして固化したハロゲンフリープレートは、いくつかの問題のために逆洗する必要があります。ただし、通常のFR-4逆洗モードのままで、10％NaOHに75℃で40分間浸します。その結果、基板上の白い斑点がすべて洗い流され、浸漬時間が15〜20分に短縮されます。この問題はもう存在しません。したがって、ハロゲンフリーのPCBボードのリワークでは、最初のボードを実行して最適なパラメータを取得するのが最善です。

ハロゲンフリーPCB（HF PCB）のソルダーマスク製造

現在、ハロゲンフリーのプリント基板ソルダーレジストインクには多くの種類があり、その性能は通常の液体感光性インクと変わらず、動作は通常のインクとほぼ同じです。

ハロゲンフリ結論

吸水率と環境保護の要件が低いため、ハロゲンフリーPCBは、他の特性のPCBの品質要件も満たすことができます。そのため、ハロゲンフリー基板の需要が高まっています。また、主要な基板サプライヤーは、ハロゲンフリーPCB基板とハロゲンフリーppの研究開発により多くの資金を投資しています。将来、低コストのハロゲンフリーPCBがすぐに市場に投入されると思います。 そのため、iPCB(株)はハロゲンフリーPCBの試行と使用を議題とし、詳細な計画を立て、iPCB(株)におけるハロゲンフリーPCBのシェアを徐々に拡大し、iPCB(株)が市場の需要を上回ったようにしました。