無鹵PCB的定義

無鹵PCB是一種新型的環保型印刷電路板，其核心特征在于嚴格限制電路板中鹵素的含量。

根據日本電子電路工業會（JPCA）發布的JPCA-ES-01-2003標準，無鹵PCB要求覆銅板中的氯（Cl）和溴（Br）元素含量分別小于0.09％重量比（Wt），并且氯與溴的總量不得超過0.15％（1500PPM）。

禁鹵的必要性

鹵素是指化學元素周期表中的鹵族元素，包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）和砹（At）。

在傳統的阻燃性基材中，如FR4和CEM-3，溴化環氧樹脂常被用作阻燃劑。然而，相關研究發現，含鹵素的阻燃材料在廢棄燃燒時會釋放出二噁英（dioxin）、苯呋喃（Benzfuran）等有害物質。這些物質不僅發煙量大、氣味難聞，還具有高毒性，可致癌，且一旦進入人體便難以排出，對健康造成嚴重威脅。

因此，歐盟法律明確禁止使用聚合多溴聯苯（PBB）和聚合多溴化聯苯乙醚（PBDE）等六種物質。中國信息產業部也出臺文件，要求電子信息產品不得含有鉛、汞、六價鉻、PBB或PBDE等有害物質。盡管PBB和PBDE在覆銅板行業已基本不再使用，但其他含溴阻燃材料（如四溴雙苯酚A、二溴苯酚等）仍在使用，其燃燒或在高溫條件下仍可能釋放有毒氣體，對環境和人體健康構成潛在風險。因此，禁鹵不僅是環保的必然要求，也是保障人類健康的必要措施。

無鹵基板的阻燃原理

無鹵材料的阻燃原理主要基于磷系和磷氮系化合物。

含磷樹脂在燃燒過程中，受熱分解生成偏聚磷酸，這種物質具有極強的脫水性，能夠在高分子樹脂表面形成一層炭化膜，從而隔絕樹脂燃燒表面與空氣的接觸，達到阻燃效果。

無鹵PCB的特點

1.絕緣性

無鹵PCB采用磷（P）或氮（N）取代鹵素原子，從而降低了環氧樹脂分子鍵段的極性。這一改變顯著提高了材料的絕緣電阻和抗擊穿能力，使其在電氣性能上更具優勢。

2.吸水性

無鹵板材的吸水性較低，這主要得益于其氮磷系環氧樹脂中N和P的孤對電子相對鹵素較少，與水中氫原子形成氫鍵的概率低于鹵素材料。低吸水性有助于提高材料的可靠性和穩定性，尤其在潮濕環境下，無鹵PCB能夠更好地保持其性能。

3.熱穩定性

無鹵板材中氮磷的含量高于普通鹵系材料中的鹵素含量，因此其單體分子量和玻璃化轉變溫度（Tg值）均有所增加。

在受熱情況下，無鹵材料的分子運動能力比常規環氧樹脂低，熱膨脹系數也相對較小。這些特性使得無鹵PCB在高溫環境下表現出更好的熱穩定性，減少了因熱膨脹導致的材料變形和性能下降的風險。

無鹵PCB的發展趨勢

隨著環保意識的不斷提高和相關法規的日益嚴格，無鹵PCB的需求量正在逐步增加。其較低的吸水率、良好的熱穩定性和環保特性使其在眾多電子設備中得到了廣泛應用。同時，隨著技術的不斷進步，無鹵PCB的性能也將進一步提升，以滿足更高標準的環保和性能要求。