Evaluación de libre de halógenos laminados utilizados en la electrónica de mano

Resumen



El propósito de este estudio es examinar las propiedades térmicas de los diversos productos laminados sin halógenos utilizados en los productos electrónicos de mano y correlacionar estas propiedades con los requisitos de fabricación . Propiedades térmicas investigados son el eje z CTE , la hora a la delaminación a 260 ° C y 288 ° C y la temperatura de descomposición. SEM y análisis EDS mapas se han realizado en los laminados para determinar la composición química y la fracción de volumen de los rellenos utilizados en el epoxi. Tres distintos materiales de relleno se identificaron : Al ( OH)₃, Mg (OH )₂ y SiO₂. Los resultados muestran que el SiO₂ reducir cargas del eje z ΔCTE y aumentar el tiempo a la delaminación . La descomposición de la Al ( OH)₃ cargas superiores a 200 ° C contribuye al aumento de eje z CTE y promueve la delaminación .



Introducción

A medida que la RoHS (restricción del uso de sustancias peligrosas) la legislación se ha puesto en marcha por la Unión Europea (UE ) , los fabricantes electrónicos están obligados a eliminar el plomo , mercurio , cadmio, cromo hexavalente, bifenilos polibromados y éteres de difenilo utilizado como la llama retardantes de productos terminados para el mercado de la UE - con pocas excepciones . La fuerza motriz de los materiales electrónicos libres de halógenos proviene de los fabricantes de ordenadores que se han comprometido a ofrecer productos de bromo y sin cloro . Las principales preocupaciones sobre los laminados tradicionales derivados halogenados son la liberación de productos altamente tóxicos y corrosivos en la combustión [1, 2].

Varias organizaciones internacionales han definido como libre de halógenos de bromo y cloro y han establecido diferentes concentraciones máxima permisible en el producto. Por ejemplo, la IEC 61249-2-21 (Comisión Electrotécnica Internacional ) y el IPC sugiere que la concentración máxima permitida de bromo o cloro es de 900 ppm, pero la concentración total de los dos elementos no puede exceder de 1.500 ppm. El JPCA ES -01 ( Japón Asociación de Circuito Impreso ) define libre de halógenos como una concentración máxima de 900 ppm para el bromo o cloro.



Si la legislación futura , el epoxy bromados utilizados en los laminados actual tendría que ser reemplazado. La llama más común sustitutos retardante en laminados sin halógenos son rellenos hidróxido metálico , como el aluminio e hidróxidos de magnesio y fósforo dopados con epoxi . El metal hidróxidos de vapor de salida de agua para enfriar el laminado , en presencia de una fuente de ignición [ 3]. epoxi fósforo dopados suprime la llama haciendo que el polímero a char [ 4]. La adición de cargas , con modificaciones, epoxi significativamente sobre las propiedades térmicas y mecánicas de las láminas , que son muy importantes para el proceso de fabricación mecánica y el rendimiento del dispositivo electrónico .



Propiedades térmicas , tales como el coeficiente de expansión térmica (CTE ) en el eje z , el tiempo y la temperatura a la delaminación a la descomposición , contribuyen a los parámetros basadas en la manufactura . Por otra parte, la comparación entre productos laminados tradicionales FR -4 bromados y libres de halógenos indica que exhibe materiales libres de halógenos mejores propiedades térmicas debido a la adición de sustancias inorgánicas como el sílice , lo que disminuye el ΔCTE (antes / después de T_g) y aumenta el tiempo a la delaminación . Sin embargo , la adición de cargas inorgánicas tiene el impacto negativo de aumentar el módulo de flexión y dureza , a costa de reducir la fuerza de impacto [ 5]. Además, los rellenos de sílice menor la dureza del sustrato de PCB , que lo hacen más susceptible a daños causados por el estrés mecánico.



Experimental



Caracterización de materiales

Seis diferentes laminados se caracterizaron por Microscopía Electrónica de Barrido ( MEB) JEOL modelo JSM- 6460LV la cartografía y el análisis de su EDS ( energía dispersiva de rayos X Espectroscopia ) . El SEM / EDS método de asignación se utilizó para identificar si el epoxi contiene compuestos bromados retardantes de llama como el fósforo . Los tipos de materiales de relleno utilizados en los laminados fueron identificados por el mismo método. El porcentaje del volumen de los rellenos en el epóxico se estimó utilizando el software ImageJ 1.40g , donde se ajustó el umbral de luminosidad de la imagen SEM para seleccionar el relleno sobre la superficie de la matriz epoxi solamente. Esto fue para eliminar la posibilidad de sobreestimar el porcentaje de relleno. Siete diferentes lugares de cada material fueron evaluados y el porcentaje de volumen de llenado se determinó .