引言Introduction
环保型产品的开发和产业化已经成了电子工业的关键性重点问题,它驱动着环保型基材如无溴层压板、无铅焊锡的需求。这些工业性需求还受到另外一些因素的影响,例如欧盟立法就明确指出,所有的含溴基材都将被禁止使用。基于这些基本观点,主要集中在禁用多溴联苯和多溴二苯醚等材料。但是,仍有的认为生物循环周期终止物依然是溴化物的存贮地;再加上公众的情绪和对含氯、含溴物质风险的担心,进一步加剧了对解决这些问题的需求,要求给消费者们更多一些“绿色”的选择。
在层压板生产中,Isola公司特别注意,不使用有危险性的物质制造层压板基材,确保层压板基材无毒,并且不污染生产排放的废水。该公司研发的重点就放在解决在FR-4型基材除去含溴阻燃剂的问题,特别是除去TBBPA。他们的目标是选用一种另外的树脂,使制成的产品性能相当于或者优于现在应用的标准FR-4型基材。
FR-4型层压板FR-4 Laminate
环氧树脂具有多方面的良好性能,在工业上用于FR-4型基材的生产,已经形成了覆盖面很广的产品链体系。因为采用环氧树脂和不同的固化剂、催化剂,就可以很容易地得出有着特定性能的环氧树脂制品。然而无可争辩的事实是,在这些环氧树脂的分子主链中都含有四溴双酚-A(TBBPA)(参见图1)。它的根本作用就是因为分子中含有的溴,可提供产物有阻燃性能(见图2)。当然,TBBPA对于环氧树脂有很好的反应能力,它能赋予环氧树脂较好的机械性能、热性能等重要功能,对于当今的PWB制造业者来讲,确实是一项价廉物美的选择。

要想在工业产品链的结构中完全不用TBBPA,还有一个关键性的问题,那就是已经形成了一个从设计到制造的TBBPA产品链体系。例如在PWB的制造程序中,诸如钻孔、电镀、蚀刻以及层压等工艺环节,当采用不同的基材时,必须适应正常的工艺参数和达到相应的质量标准。就当前采用的无卤基材而言,则需要延长压制周期和提高压制温度,以保证基材充分固化。还有产品的可靠性也是建立在TBBPA化学反应的基础之上的;如果改用新的基材体系,就必须用几年的时间,从设计者、制造商等,建立起像FR-4那样的可靠边性数据库体系。
寻找替代阻燃剂的途径
Alternative Flame Retardant Approaches
一种可能性是找到一种物质,直接代替TBBPA作为阻燃剂,使热固性环氧树脂有着相似的功能。但遗憾的是由于反应活性和化学结构的不同,使产物的热性能和固化反应的机理发生很大的变化,玻璃转变温度下降了近30℃,而且还需要延长压制周期。
既然找不到直接代替TBBPA的物质,能使产品保持像标准FR-4那样的主要性能,研究者们只好从树脂化学的观点采用其他阻燃剂综合体系。但很难寻找到两全其美、多方面性能兼顾的方案。例如Isola公司开发的一种产品Duraver-E-150就是综合多项功能进行折衷处理的结果,它的主体树脂是由聚芳性异氰酸酯、双酚F及多聚磷酸化合物等组成。产品有着高的Tg、好的耐热性能以及可达到无卤VO级等,但美中不足的是脆性大,不便于钻孔和冲剪加工,吸水性大,成本较高。主要性能如表1所示。

之后的有些研究开发工作放在改进早期提供的产品上,但是从配方中去除了阻燃剂TBBPA仍保持标准FR-4型基材原来的各项性能,阻燃剂代替品的选择工作对于研究者们来说,仍旧充满了挑战。