Kako razviti FR4 ploču visokih performansi bez halogena
2022-08-26
Epoksidna smola (EP) je važna termometrijska smola koja ima odlične mehaničke osobine, performanse vezivanja, dielektrične performanse, otpornost na toplotu i hemijsku stabilnost; Karakteristike se široko koriste u oblastima izrade FR4 listovi, premazi, ljepila, elektronika i kompozitni materijali. Njegova tlačna ploča od staklene tkanine naširoko se koristi u oblastima mehaničke, elektronike, električnih uređaja i drugim poljima zbog svoje visoke čvrstoće, performansi visoke čvrstoće i dobre toplinske otpornosti. Međutim, indeks kisika običnog EP je 19.8%, što je zapaljiva supstanca. Stoga je način na koji poboljšati otpornost na gorenje EP-a privukao široku pažnju domaćih i stranih istraživača. Sistem bromidne epoksidne smole se obično koristi za pripremu ploča za pritisak na sloj za postizanje efekata usporavanja plamena. Međutim, Evropska unija je objavila da je od jula 2006. godine zaustavljena upotreba usporivača broma u elektronskim proizvodima. Stoga je modifikacija bezhalogenog usporavanja plamena FR4 lima vruća tačka.
1. Eksperiment
a) Eksperimentalna sirovina
Epoksidna smola (EP): industrijska klasa, komercijalno dostupna; usporivač plamena koji sadrži fosfor (DOPO epoksidna smola): industrijska klasa, komercijalno dostupan; sredstvo za očvršćavanje DDS: industrijska klasa, komercijalno dostupno; promoter: industrijska klasa, komercijalno dostupan, komercijalno dostupan Tythopine: industrijski razred, Tianjin Damao Chemical Reagent Plant; aceton: industrijski kvalitet, China Petroleum Corporation Co., Ltd.; tkana staklena tkanina ravnog zrna: industrijska, komercijalno dostupna; staklena tkanina visokih performansi: industrijska klasa, komercijalno dostupna.
b) Priprema FR4 list
i. Otpornost plamena epoksidne smole
Prema omjeru formule, dodajte epoksidnu smolu i toluen u bocu od 1000 M L sa tri priključka, zagrijte, promiješajte, pričekajte da temperatura poraste na 80 °C, dodajte epoksidnu smolu tipa DOPO koja sadrži fosfor i promotor, i sredstvo za promociju, nastavite da se diže na 110 °C da sačekate da se toluen vrati, a zatim se vratite u povratnu reakciju na 2 sata da pripremite ljepila od epoksidne smole otporne na plamen.
ii. Priprema pred uranjanje
Kao ojačani materijali koriste se dvije vrste staklenog platna s ravno tkanim i snažnim svojstvima, a ljepila pripremljena potapanjem se suše na 110 ~ 150 °C kako bi se kontrolirala tri glavna tehnička pokazatelja ljepljive tkanine: sadržaj ljepila, sadržaj hlapljivih tvari, i svojstva rastvorljivosti Sadržaj smole je pripremljen za prethodno potapanje različitih indikatora, kao što je prikazano u tabeli 1.
Naziv indikatora | Vrijednost indeksa | Test Value |
Sadržaj ljepila/% | 38 ± 2 | 37.9 |
Sadržaj rastvorljive smole/% | ≥90 | 95.1 |
Nestabilan sadržaj/% | ≤1.0 | 0.52 |
i. Priprema tlačne ploče od staklenog platna od epoksidne smole
Pripremljena ljepljiva tkanina se preklapa prema zahtjevima debljine, a proces potiskivanja prikazan u Tabeli 2 utiskuje se na termalni kompresor kako bi se utisnuo u sloj staklene tkanine od epoksidne smole.
Faza razvoja | Pritisni parametar | ||
Jedinični pritisak / MPa | Temperatura / ℃ | Vrijeme / min | |
Predgrevanje | 1-2 | 100-120 | 30-40 |
Hot Pressure | 7-9 | 170-180 | 120-150 |
Smiri se | 7-9 | Ohladiti na 70 ℃ | 30-60 |
a) Metoda ispitivanja
Prema nacionalnom standardu GB/T 1030.2-2009 za električno grijanje, industrijski tvrdi sloj čvrste smole, dio 2: Metoda ispitivanja za pripremu uzorka i ispitivanje performansi za metodu ispitivanja.
2. Rezultati i diskusija
a) Utjecaj usporivača plamena na učinak usporivača plamena tlačne ploče sloja
Za detalje se koristi ispitivanje otpornosti na plamen pripremljenog sloja staklene tkanine od epoksidne smole koji sadrži fosfor. Rezultati su prikazani u tabeli 3.
Iz Tabele 3 se može vidjeti da za FR4 lim koji sadrži fosfor, kada je masa fosfora 1.5%, nivo vertikalnog sagorijevanja sistema dostiže UL 94 V-0.
Usporivač gorenja koji sadrži fosfor je reaktivni usporivač plamena. Grupa koja sadrži fosfor će se uvesti u očvršćavanje epoksidne smole. Kada se sloj staklene tkanine izgori, grupa fosfora stvara fosfat i stvara polarizirajući fosfat na višoj temperaturi. I fosfat i polarizirajući fosfat su dehidrirani agensi tako da se polimer direktno dehidrira i karbonizira kako bi se izbjegla proizvodnja zapaljivih plinova. Istovremeno se na površini epoksidne smole formira sloj koksa. S jedne strane, zrak i toplina su odvojeni od površine epoksidne smole kako bi se spriječilo njeno dalje izgaranje.
Maseni udio fosfora / % | UL94 Vertikalni nivo sagorevanja |
0 | Nije moguće doći do V - 2 |
1.0 | Nije moguće doći do V - 2 |
1.5 | V - 0 |
2.0 | V - 0 |
2.5 | V - 0 |
b) Uticaj usporivača plamena na performanse FR4 lim od fiberglasa
Tabela 4 je poređenje performansi nepromijenjenih i modificiranih kompresijskih ploča sloja staklene tkanine. Uzorak A i Uzorak B su nepredvidive i modificirane ploče za pritisak staklenog sloja od epoksidne smole, respektivno. U tabeli, vertikalni nivo sagorevanja uzorka B je UL 94 V-0, a njegova čvrstoća na istezanje, čvrstoća na savijanje i čvrstoća na udar su veće od one kod uzorka A. Performanse staklenih tkanina od epoksidne smole pripremljene nakon modifikacije su odlične. . Razlog je u tome što se epoksidna smola koja sadrži fosfor sama očvrsne pod dejstvom sredstva za očvršćavanje, formirajući mrežu povezanih mreža sa epoksidnom smolom, bez migracije i eksudacije. Velika, tako sveobuhvatna izvedba je bolja.
Ne | test Proizvoda | jedinica | Uzorak A | Uzorak B | |
1 | Spaljivanje plamena | nivo | Nije moguće doći do V - 2 | V - 0 | |
2 | Vertikalni sloj do intenziteta savijanja | normalan 90 ± 2 ℃ | MPa | 521 | 631 |
516 | |||||
3 | Vertikalni sloj do modula elastičnosti savijanja | normalan 90 ± 2 ℃ | GPa | 24.1 | 27.2 |
20.9 | 24.5 | ||||
4 | Paralelni sloj prema intenzitetu udara | vertikalan | KJ / m2 | 101 | 107 |
horizontalan | 60 | 68 | |||
5 | Zatezna čvrstoća | MPa | 386 | 523 | |
6 | Intenzitet paralelnog sloja do rezanja | MPa | 49 | 51 | |
7 | Volumenski otpor | Ω · m | 8.9 * 10 ^ 15 | 9.2 * 10 ^ 15 | |
8 | Površinski otpor | Ω | 4.7 * 10 ^ 15 | 6.7 * 10 ^ 15 | |
9 | Vertikalni sloj do električne snage | KV / mm | 15.6 | 18.5 | |
10 | Paralelni sloj do probojnog napona | KV | > 70 | > 90 | |
11 | Indeks električnog otpora | V | 350 | 600 |
c) Utjecaj procesa potiskivanja ploče sloja na performanse
Pored laminarnog pritiska, osim za sirovine i polugotove proizvode, veliki uticaj ima i parametara procesa presovanja (temperatura, pritisak, vreme) na slojnu potisnu ploču. Za kvalificirane prethodno uronjene materijale, ako je proces potiskivanja neodgovarajući, također će proizvesti nekvalifikovane slojne tlačne ploče. Temperatura toplotnog pritiska ima veliki uticaj na kvalitet i prinos. Treba ga postaviti prema formuli industrije ljepila za smole i temperaturi očvršćavanja; pritisak treba podesiti prema vrstama poboljšanih materijala i ljepila; Vrijeme očuvanja izolacije i pritiska je ključno za tlačne ploče od staklene tkanine, općenito je 10 ~ 15 mm/min.
2. zaključak
a) Modifikovani FR4 lim ima odlične performanse, a nivo otpornosti na vatru dostiže UL94-V0;
b) Epoksidna smola tipa DOPO otporna na plamen može značajno poboljšati otpornost na vatru tlačne ploče sloja. Kada je sadržaj fosfora 1.5%, tlačna ploča sloja dostiže UL94-V0;
c) Kada se doda staklena tkanina visokih mehaničkih performansi, mehanička svojstva slojeva se mogu poboljšati.