无卤PCB的定义



无卤PCB是一种新型的环保型印刷电路板，其核心特征在于严格限制电路板中卤素的含量。根据日本电子电路工业会（JPCA）发布的JPCA-ES-01-2003标准，无卤PCB要求覆铜板中的氯（Cl）和溴（Br）元素含量分别小于0.09％重量比（Wt），并且氯与溴的总量不得超过0.15％（1500PPM）。


禁卤的必要性



卤素是指化学元素周期表中的卤族元素，包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）和砹（At）。在传统的阻燃性基材中，如FR4和CEM-3，溴化环氧树脂常被用作阻燃剂。


然而，相关研究发现，含卤素的阻燃材料在废弃燃烧时会释放出二噁英（dioxin）、苯呋喃（Benzfuran）等有害物质。这些物质不仅发烟量大、气味难闻，还具有高毒性，可致癌，且一旦进入人体便难以排出，对健康造成严重威胁。


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因此，欧盟法律明确禁止使用聚合多溴联苯（PBB）和聚合多溴化联苯乙醚（PBDE）等六种物质。中国信息产业部也出台文件，要求电子信息产品不得含有铅、汞、六价铬、PBB或PBDE等有害物质。


尽管PBB和PBDE在覆铜板行业已基本不再使用，但其他含溴阻燃材料（如四溴双苯酚A、二溴苯酚等）仍在使用，其燃烧或在高温条件下仍可能释放有毒气体，对环境和人体健康构成潜在风险。


因此，禁卤不仅是环保的必然要求，也是保障人类健康的必要措施。

无卤基板的阻燃原理


无卤材料的阻燃原理主要基于磷系和磷氮系化合物。含磷树脂在燃烧过程中，受热分解生成偏聚磷酸，这种物质具有极强的脱水性，能够在高分子树脂表面形成一层炭化膜，从而隔绝树脂燃烧表面与空气的接触，达到阻燃效果。

无卤PCB的特点


1.绝缘性


无卤PCB采用磷（P）或氮（N）取代卤素原子，从而降低了环氧树脂分子键段的极性。这一改变显著提高了材料的绝缘电阻和抗击穿能力，使其在电气性能上更具优势。


2.吸水性


无卤板材的吸水性较低，这主要得益于其氮磷系环氧树脂中N和P的孤对电子相对卤素较少，与水中氢原子形成氢键的概率低于卤素材料。低吸水性有助于提高材料的可靠性和稳定性，尤其在潮湿环境下，无卤PCB能够更好地保持其性能。


3.热稳定性


无卤板材中氮磷的含量高于普通卤系材料中的卤素含量，因此其单体分子量和玻璃化转变温度（Tg值）均有所增加。

在受热情况下，无卤材料的分子运动能力比常规环氧树脂低，热膨胀系数也相对较小。这些特性使得无卤PCB在高温环境下表现出更好的热稳定性，减少了因热膨胀导致的材料变形和性能下降的风险。


无卤PCB的发展趋势


随着环保意识的不断提高和相关法规的日益严格，无卤PCB的需求量正在逐步增加。其较低的吸水率、良好的热稳定性和环保特性使其在众多电子设备中得到了广泛应用。


同时，随着技术的不断进步，无卤PCB的性能也将进一步提升，以满足更高标准的环保和性能要求。