Framfarir í umhverfisvænum logavöktum koparhúðuðum lagskiptum úr epoxýplastefni

2022-11-28

  Með komu hins mikla upplýsingaaldar hafa rafrænir íhlutir farið inn í nýtt stig mikillar samþættingar og mikillar áreiðanleika. Prentað hringrás (PCB), grunnplatan sem er nauðsynleg til að setja þau upp, hefur orðið ómissandi og mikilvægur hluti af flestum rafeindavörum. Sem aðal undirlagsefnið í PCB framleiðslu gegnir koparhúðuðu lagskiptum (CCL) þremur meginhlutverkum: leiðandi, einangrandi og styður. Afköst, gæði, framleiðni, kostnaður og magn PCB fer að miklu leyti eftir undirlagsefninu. Sem stendur hefur framleiðsluverðmæti undirlagsefna í heiminum náð tugum milljarða dollara. Framleiðsla undirlagsefna í Kína er um 55 milljónir fermetra, með framleiðsluverðmæti um 9 milljarðar júana.


  According to the types of adhesives used, CCL can be divided into phenolic resin, epoxý resin, polyester, polyimide and other types. According to the reinforcement materials, it can be divided into paper base, glass cloth base and composite base. Among them, glass cloth reinforced epoxy copper clad laminate, such as FR-4 and FR-5, has become the mainstream of printed circuit boards used in electronic products such as electronic computers, communication equipment, instruments and meters. It is speculated that epoxy CCL will be the first in the whole CCL in the future.


1. Mikilvægi rannsókna og þróunar


  Með hliðsjón af logavarnarefni efna má skipta koparhúðuðu lagskiptum í tvo flokka: logavarnarefni og ekki logavarnarefni, þar af er logavarnarefnið ríkjandi. Logavarnarefni undirlags má skipta í logavarnarefni sem inniheldur bróm og antímon og grænt undirlag án bróms og antímóns, nefnilega umhverfisvænt undirlag.


  Síðan 1986 hefur þróun á halógenuðum logavarnarefnum iðnaði rekist á vandamálið með díoxíni, það er eitrað pólýbrómað díbensófúran (PBDF) og pólýbrómað díbensódíoxan er framleitt þegar halógenað logavarnarefni eru pyrolysuð og brennd við háan hita, sem er eins konar efni. sem getur skaðað húð og innri líffæri og hefur þau áhrif að ýta undir vansköpun og krabbameinsmyndun líkamans. Þess vegna tókst halógenuðum logavarnarefni fjölliða efni ekki að fá græna umhverfisverndarmerkið í Evrópu.


  Frá því á tíunda áratugnum hefur tækniþróun rafeindavara í auknum mæli þurft að laga sig að umhverfinu. Þess vegna hefur þróun umhverfisvænna undirlagsefna orðið hraðari og hraðari. Notkun halógenfrís logavarnarefna undirlagsefna hefur orðið mikilvæg stefna fyrir græningu flestra plötur. Það endurspeglast aðallega í: (1990) Mörg lönd eða svæði í heiminum (sérstaklega Evrópa) hafa mótað og gefið út margar reglugerðir um að takmarka eða banna undirlagsefni sem innihalda halógenað logavarnarefni, og viðeigandi reglugerðum verður framfylgt í kringum 1. Hins vegar, Kína, sem stór framleiðandi undirlagsefna, er aðallega halógenað logavarnarefni. (2004) Sumir frægir rafeindavöruframleiðendur í heiminum hafa byrjað að nota halógenfría PCB.


  Í lok 20. aldar hefur meiri og meiri athygli verið lögð á rannsóknir á umhverfisvænu logavarnarefni epoxý plastefni kopar klætt lagskiptum. Vegna þess að epoxý plastefni kopar klætt lagskipt, þar með talið pappírsbundið, glerklút byggt, samsett byggt og marglaga borð, er aðal fjölbreytni undirlagsefna og flest þeirra eru ekki umhverfisvæn logavarnarefni. Taktu FR4 blað undirlagsefni, sem er meira en 95%, sem dæmi. Þetta er eins konar plata með brómlogavarnarefni. Sjá töflu 1 fyrir dæmigerða formúlu hennar.


FR4 blað


Tab.1 Dæmigerð uppsetning FR–4 Lím


Efnisheiti

Gæði/afrit

Brómað epoxý plastefni (fast efni 80%)

125

Dicyandiamide (DICY)

2.9

Dímetýlformamíð (DMF)

15

Etýlenglýkól metýleter

15

2-metýlímídasól

0.02 ~ 0.12


  Þess vegna hefur það mikið umhverfislegt gildi og efnahagslega þýðingu að þróa ekki halógen logavarnarefni umhverfisvænar epoxýplastefnisplötur til að skipta um núverandi blöð af háum halógeni eða lágum halógengerð.


2. Rannsókna- og þróunaraðferð


  Framleiðsla á undirlagsefnum felur almennt í sér þrjú ferli: framleiðslu á plastefnismálningu, gegndreypingu og þurrkun á hálfgerðum vörum og plötumyndun og pressun. Helstu efnin eru fjölliða plastefni, styrkingarefni og koparpappír. Fyrir utan pappírsmiðað efni eru styrkingarefni og koparþynnur yfirleitt logavarnarefni og þurfa ekki logavarnarefni. Þess vegna er logavarnarefni epoxýplastefnis mjög mikilvægt fyrir undirlagsefni. Epoxý plastefni byggt undirlagsefni plastefni málningu inniheldur epoxý plastefni, ráðgjafarefni, ráðhús hraða og leysi. Epoxý plastefni sem lím; Ráðgjafarefnið hvarfast við epoxíðhópinn eða hýdroxýlhópinn í epoxýplastefninu, þar með lækna og þverbinda epoxýplastefnið; Hröðun er notuð til að hvetja herðingu plastefnis; Leysir eru aðallega notaðir til að leysa upp epoxý plastefni og ráðhúsefni, sem eru fjarlægð við gegndreypingu og pressun. Þróun umhverfisvæns logavarnarefnis epoxýs CCL er aðeins hægt að hefja frá eftirfarandi þremur þáttum: (1) þróa halógenfrítt logavarnarefni epoxýplastefni; (2) Samþykkja ekki halógen logavarnarefni; (3) Bættu við eldvarnarefni sem ekki er halógen.


a) Rannsókn á halógenfríu logavarnarefni epoxýplastefni


  Samkvæmt tegundum logavarnarefna er hægt að skipta logavarnarefnum í halógenröð (brómröð og klórröð), fosfórröð, köfnunarefnisröð, kísilröð, antímonröð, bórröð osfrv. Rannsóknir og notkun epoxýplastefnis sem inniheldur fosfór , köfnunarefni, kísill og önnur logavarnarefni til að koma í stað tetrabrómóbisfenóls sem nú er mikið notaður A epoxýplastefni er aðalaðferðin til að þróa ekki halógen logavarnarefni epoxýplastefni.


i. Rannsókn á epoxýplastefni sem inniheldur köfnunarefni


  Epoxýplastefni sem inniheldur köfnunarefni er aðalafbrigðið sem notað er til að koma í stað brómaðs epoxýplastefnis við framleiðslu á logavarnarefni CCL, þar á meðal glýsidýlamínepoxýplastefni og pólýísósýanúrat oxazólidón plastefni.


  Glýsídýlamín epoxý plastefni inniheldur þríglýsidýlamínsýanat með triazín sem kjarna beinagrind, p-amínófenól epoxý plastefni og díamínódífenýlmetan epoxý plastefni. Triglycidyl melamín sýanat er hvítt kristallað duft, með hlutfallslegan mólmassa 297.29, bræðslumark 102~105 ℃, epoxýgildi 102~108 g/mól, þrjá epoxýhópa í sameindinni og köfnunarefnisinnihald upp á allt að 14~XNUMX g/mól. í XNUMX% (massahlutfall). Þess vegna er það sjálfslökkandi. Það hefur einnig einkenni mikillar þvertengingarþéttleika, háhitaþol og góða bogaþol.


  Vegna þess að uppbyggingin inniheldur mikinn fjölda af fimm - og sex liða hringjum, hafa slík efni framúrskarandi logavarnarþol, hitaþol, raforkuviðnám og vélrænan styrk. Hráefni þess eru aðallega ísósýanat og epoxý plastefni.


ii. Rannsókn á fosfór sem inniheldur epoxý plastefni


  Innleiðing fosfórs í epoxý plastefni getur gert það að verkum að það hefur góða hitaþol og logavarnarefni. Þegar fjölliða efni eru hituð í loftinu geta þau brotnað niður til að framleiða rokgjörn eldfim efni. Þegar styrkur eldfimra efna og kerfishiti er nógu hátt getur bruni átt sér stað. Logavarnarbúnaði má skipta í gasfasa logavarnarbúnað, þéttfasa logavarnarbúnað og truflaðan hitaskipta logavarnarbúnað. Logavarnarbúnaður fosfórs er aðallega þéttingarbúnaður. Þegar efnið er hitað myndar það sýru sem inniheldur fosfór, sem getur hvatað ofþornun efnasambandsins í kolefni, dregið úr massatapshraða efnisins og myndun eldfimra efna á meðan mest af fosfórnum er eftir í kolefnislaginu. Kolefnislagið sem myndast á yfirborði efnisins hefur góða logavarnarefni vegna eftirfarandi eiginleika. Í fyrsta lagi getur súrefnisstuðull kolefnislagsins sjálfs verið allt að 60%, og það er erfitt að brenna, hitaeinangrað og súrefnis einangrað, sem gerir brunann kafna; Í öðru lagi hefur kolefnislagið lélega hitaleiðni, sem dregur úr hitanum sem er fluttur á undirlagið og hægir á varma niðurbroti undirlagsins; Í þriðja lagi er fosfór sem er eftir í kolefnislaginu að mestu til í formi seigfljótandi hálfföstu efnis, sem myndar fljótandi filmu sem hylur kolefnislagið á efnisyfirborðinu, sem getur dregið úr gegndræpi kolefnislagsins og verndað kolefnislagið frá frekari oxun. Sem stendur eru aðallega til tvær tegundir af fosfór sem inniheldur epoxý plastefni:


  Þeir geta læknað með amíni eða anhýdríði, eða þeir geta læknað með því að hita sig. Þeir hafa einnig kosti lága seigju og langan endingartíma.


iii. Rannsókn á sílikon sem inniheldur epoxý plastefni


Hvaða kísillfjölliða sem er með epoxýhóp er hægt að nota sem kísill epoxý plastefni. Hægt er að nálgast þær með því að:


(1) Þéttingsviðbrögð dífenýlprópans epoxýplastefnis við pólýsílan með lágum mólþunga sem inniheldur metoxý, etoxý og hýdroxýl;


(2) Alkoxý dealcoholization hvarf milli epoxý própanóls og pólýsílans;


(3) Viðbótarhvarf própýlenoxíð allýleters við virkt vetni í pólýsílani;


(4) Peroxíð oxar ómettuð tvítengi á pólýsílani;


(5) Dífenólprópannatríumsalt, epiklórhýdrín og alkýlhalíð sem inniheldur


  Pólýsiloxan hvarf og aðrar aðferðir eru notaðar til að undirbúa # 665 sílikon epoxý plastefni.


  Lífrænt sílikon epoxý plastefni hefur kosti bæði lífræns sílikons og epoxý plastefnis. Það hefur framúrskarandi eiginleika logavarnarefni, rakaþol, vatnsþol, hitaþol osfrv. Það er hægt að nota í geimferðum, flugi og öðrum atvinnugreinum.


b) Rannsókn á logavarnarefni


  Epoxý plastefni sjálft er hitaþjálu fjölliða forfjölliða og hreint epoxý plastefni hefur ekkert notkunargildi. Aðeins þegar ráðhúsefni er bætt við til að gera það að þrívíddar netkerfi, mun það sýna röð framúrskarandi eiginleika. Ráðhúsefni er einnig kallað herðari. Þurrkunarefni epoxýplastefnis inniheldur amín, anhýdríð, fjölliða forfjölliða, dulda ráðhúsefni, osfrv. Hægt er að bæta logavarnarefni epoxýplastefnis með því að bæta við ráðhúsefni sem inniheldur logavarnarefni. Sem stendur eru flest logavarnarefnin efnasambönd sem innihalda köfnunarefni, fosfór eða fosfór köfnunarefni á sama tíma.


  Fosfóramíð með eftirfarandi uppbyggingu eru mikilvægur flokkur logavarnarefna, sem innihalda bæði fosfór og köfnunarefni. Vegna samverkandi áhrifa fosfórs og köfnunarefnis í logavarnarefnum geta þessi efnasambönd bætt logavarnarefni efna verulega. Tafla 2 sýnir niðurstöður láréttra brunaprófa af epoxý plastefni e51 kerfi læknað með fosfóramíni og ekki fosfóramíni ráðhúsefni.


EPOXY RESIN E51


Tab.2 Prófunarniðurstöður lárétts bruna á E–51 herðingu með eða án fosfórherðara


Flokkur

Díetýlentríamín


Ráðhúskerfi

DETA/(E–51)

DETAPP/(E–51)

100 g E – 51 Magn af þurrkara bætt við/g

10.5

35.8

Ráðhússkilyrði

a

b

Lárétt brunaniðurstaða/mm · mín^-1

Ⅲ—16

Ⅱ—40


  Niðurstöðurnar í töflunni sýna að hægt er að bæta logavarnarþol plastefniskerfisins úr gráðu III í gráðu II með fosfóramíni lækningaefninu.


c) Rannsókn á undirbúningi logavarnarefnis epoxýkvoðakerfis með því að bæta við ekki halógen logavarnarefni


  Logavarnarefni er notað til að bæta logaþol efna, það er að koma í veg fyrir að efni kvikni í og ​​hindra útbreiðslu loga. Logavarnarefni má skipta í aukefnisgerð og hvarfgjarna gerð. 85% af logavarnarefnum sem nú eru notuð eru íblöndunarefni. Að bæta logavarnarefni við epoxý plastefniskerfi er bein og áhrifarík aðferð til að bæta logavarnarefni þess. Ólífræn logavarnarefni eins og Al (OH) 3, Mg (OH) 2 og rauður fosfór og lífræn fosfór logavarnarefni eins og trímetýlfosfat, trífenýl ester og m-kresól eru notuð fyrir umhverfisvænt logavarnarefni epoxý plastefni kopar klætt lagskipt. Og þeir eru venjulega notaðir á sama tíma til að gegna samverkandi hlutverki. Epoxý plastefni koparhúðað lakið var búið til úr 270 hlutum af epoxý plastefni, 185 hlutum af epoxý plastefni sem inniheldur köfnunarefni, 100 hlutum af áli hýdroxíði, 60 hlutum af fosfat ester og 0.1 hlutum af 2-etýl-4-metýlímídasóli sem Honda notar. Xinxing. Logavarnareiginleikinn náði V-0 og hefur góðan flögnunarstyrk og hitaþol. Að auki er einnig hægt að útbúa lágt reykþéttni logavarnarefni epoxý plastefniskerfi með því að nota Al (OH) 3 og rauðan fosfór. Sjá töflu 3 fyrir formúluna.


Tab.3 Eldvörn EP kerfi með lágan reykþéttleika


Raw Material

Epoxý plastefni E44

Al(OH)3

Rauður fosfór

Zirconia

Tríetýlentetramín

Gæði/Hluti

100

50 ~ 150

15 ~ 20

1 ~ 3

10


3. Niðurstaða og horfur


  Umhverfisvænt logavarnarefni epoxý plastefni kopar klætt lagskipt var lagt til mjög seint og rannsóknir á þessu sviði í Kína eru nýhafnar. Vegna þess að rannsóknir og þróun þessarar tegundar CCL felur í sér logavarnarvísindi, rafeindavísindi, efnisfræði og aðrar greinar og þarfnast náins samstarfs þeirra. Eftir inngöngu Kína í WTO verða ýmis lög og reglur í Kína smám saman í samræmi við alþjóðlega staðla og kröfur um logavarnarefni og umhverfi verða sífellt hærri. Þess vegna ætti að efla rannsóknir og þróun á umhverfisvænu logavarnarefni CCL. Höfundur telur að styrkja beri eftirfarandi þætti. Í fyrsta lagi ættum við að rannsaka kröftuglega og þróa umhverfisvæn fosfór, köfnunarefni og ólífræn logavarnarefni sem henta fyrir rafeindaiðnaðinn til að vinna bug á göllum núverandi algengra logavarnarefna, svo sem hátt innihald óhreininda eins og klóríðjóna, mikillar hreyfanleika, og áhrif á rafvirkni. Sem stendur er það enn mikilvæg, hagkvæm og áhrifarík aðferð til að breyta logavarnarefni efna með því að bæta við logavarnarefni. Í öðru lagi er grundvallarleiðin til að leysa vandamálið að þróa nýja tegund af epoxýplastefni með innri logavarnarefni, sem getur sigrast á vandamálum eins og vélrænni og rafrænni hnignun sem stafar af því að bæta við logavarnarefni. Hins vegar getur kostnaður verið helsta mótsögnin. Í þriðja lagi, þróa og nota logavarnarefni sem innihalda köfnunarefni, fosfór, fosfór köfnunarefni eða pólýímíð og önnur breytiefni, sem geta bætt logavarnarefni CCL og hitaþol efna.


Senda