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本文主要針對環(huán)保材料在 PCB 制程中的應(yīng)用進(jìn)行初步的探索。一般而言，在環(huán)氧樹脂中加入阻燃劑的方式主要有反應(yīng)型和摻合型兩種。採用摻合型的耐燃劑，雖然加工容易及成本較低，但與基材的結(jié)合力為物理作用力，而且要考慮到相容性問題和漂移后流失的影響，需要較高的添加量，對材料本身性質(zhì)的影響較大且會污染PCB 后段制程。此類材料主要由金屬氧化物或氫氧化物等，主要是借助于吸收熱量及放出水氣稀釋氧氣與形成固相保護(hù)層阻絕熱源等方式來達(dá)到耐熱、阻燃效果，此類化合物具有低發(fā)煙及低毒性的特點。反應(yīng)型的阻燃材料採用化學(xué)反應(yīng)將阻燃劑與環(huán)氧樹脂利用化學(xué)鍵的方式結(jié)合起來，具有較持久的耐熱和較佳的耐燃效果。傳統(tǒng)的反應(yīng)型阻燃劑是採用鹵素系，因為它具有較好的阻燃性能和較低的成本以及成熟的製造工藝。但，用此的PCB 在500~700℃焚燒時會產(chǎn)生對環(huán)境有危害的化學(xué)物質(zhì)；因而隨著環(huán)保要求的提高，近年來PCB 無鹵化的呼聲越來越高。磷氮系以聚磷酸酯胺為主。這類產(chǎn)品主要通過捕捉氫自由基（H）和氫氧自由基（HO）形成不燃性或安定性氣體而延遲或阻止燃燒的進(jìn)一步進(jìn)行。下面就無鹵系的阻燃材料（以磷--氮協(xié)同體系高分子阻燃劑為例）與鹵系的阻燃材料的性能以及在PCB 中的製造中的應(yīng)用加以分析比較。

1.無鹵材料特能：
1.1 吸水性能
無鹵材料的吸水率比普通環(huán)氧樹脂要低，其主要原因是：由于氮磷系的環(huán)氧樹脂材料中N 和P的孤對電子相對鹵素而言較少，其與水中氫原子形成氫鍵的幾率要低于鹵素材料，因而其材料的吸水率低于常規(guī)鹵素系阻燃材料。降低材料的吸水率將對材料在下列方面產(chǎn)生一定影響：
Ⅰ. 提高材料的可靠性。
Ⅱ. 提高材料在PCB 製作過程中的穩(wěn)定性。
Ⅲ. 改善材料的CAF 性能。

1.2.介電常數(shù)
影響材料的介電常數(shù)的因素主要由下面幾個因素決定的：玻璃纖維的介電常數(shù)、環(huán)氧樹脂以及填充劑。由于採用 P 或N 來取代鹵素原子因而整個環(huán)氧樹脂的極性將在一定程度上的降低，因而無鹵
環(huán)氧樹脂的電絕緣性將優(yōu)于鹵素系環(huán)氧樹脂，表現(xiàn)在介電損耗將低于常規(guī)材料。

1.3.材料的絕緣性能
採用無鹵環(huán)氧樹脂可以在一定程度上改善常規(guī)環(huán)氧樹脂的的分子鏈段的極性，從而提高介質(zhì)的絕緣電阻和抗擊穿能力。

1.4.耐離子遷移（CAF）性能
基材中的離子遷移的主要來源于以下三個方面：1.銅金屬陽離子。2.鹵素陰離子。3.氨陽離子。其中鹵素離子不僅自身可以發(fā)生遷移作用而且可以與二價銅離子發(fā)生協(xié)同作用而增加發(fā)生離子遷移的可能性。無鹵材料消除了在合成過程中殘留可水解的鹵的可能性，從而提高了耐離子遷移性能。同時，由于無鹵化環(huán)氧樹脂的吸水率較低，在一定程度上降低了離子產(chǎn)生的根源從而改善了材料的抗CAF 性能。

2.製造性能的比較
2.1 蝕刻
由于無鹵環(huán)氧樹脂的流動度較差與銅箔介面的相互滲透的能力較差，因而無鹵材料的基板的銅箔的剝離強(qiáng)度較差。與常規(guī)材料相比無鹵材料為了增強(qiáng)銅箔與樹脂的結(jié)合力，在壓合過程中增大了壓合的壓力，這樣導(dǎo)致有部分的銅嵌入樹脂的深度較深，如圖2（A）所示，在蝕刻制程中容易產(chǎn)生蝕刻未淨(jìng)的現(xiàn)象，（星點露銅）如圖2（B）所示。為了解決這一問題，往往採用增加工作底片上導(dǎo)線寬度的加放量并適當(dāng)?shù)恼{(diào)整蝕刻速率的方法來加以改善，圖2（C）為改善后的結(jié)果。

2.2 層壓
求其中氮磷的含量大于常規(guī)的鹵系阻燃材料中鹵素的含量，從而導(dǎo)致其聚合度和聚合物的分子量均將有所增大所以無鹵化的環(huán)氧樹脂在受熱后分子鏈的運動較常規(guī)材料的分子運動慢，表現(xiàn)在在相同條件下無鹵材料的流動度將低于常規(guī)環(huán)氧樹脂的流動度。圖3 為X公司的無鹵材料和常規(guī)的材料的粘度隨溫度變化的關(guān)係圖：虛線為無鹵材料，實線為常規(guī)材料。從圖中可以看出：設(shè)定粘度小于2500Pa.s 為可操作視窗，常規(guī)材料與無鹵材料相比具有更大的可操作視窗。

2.3 鑽孔電鍍
無鹵材料由于採用了 P、N 系列官能團(tuán)增大了分子量同時增強(qiáng)了分子鍵的剛性，因而無鹵材料具有較高的楊氏模量，增加了材料的剛性和脆性。同時無鹵材料的Tg 點高于相同型號的常規(guī)材料的Tg，因而在進(jìn)行機(jī)械鑽孔時需要適當(dāng)?shù)奶岣哞嵉兜霓D(zhuǎn)速并降低鑽刀的給進(jìn)速度以確?？妆诖植诙取Ｔ谒饺ツz渣制程中，需要根據(jù)無鹵材料的特點適當(dāng)?shù)难娱L膨脹反應(yīng)時間，增加孔壁粗糙度，改善電鍍銅與孔壁的結(jié)合力。

2.4 鐳射鑽孔
在相同的鐳射鑽孔的工藝條件下針對無鹵材料和常規(guī)材料進(jìn)行了比較發(fā)現(xiàn)：在鑽孔后無鹵材料的孔壁粗糙度和垂直度均不如常規(guī)材料，這一點在電鍍以后可以更為突出，如圖5 所示。因而需要適當(dāng)增加無鹵材料的鐳射鑽孔的脈沖能量和數(shù)量。

2.5 阻焊製作
無鹵化阻焊油墨中固化劑固含量較高（以C 公司為例：常規(guī)為15%無鹵材料為30%）因而其粘度較大流動度較小，在印刷時需要增大刮刀的壓力并調(diào)整網(wǎng)版的目數(shù)。在一定條件下可以採用一定量的稀釋溶劑進(jìn)行稀釋增加油墨的流動度。

2.6 阻抗製作
低頻率下（小于等于1.5GHZ），兩種材料的介電常數(shù)受熱沖擊的影響較小且在一定程度上有所下降。當(dāng)測試頻率達(dá)到一定值（1.8GHZ）后，兩種材料受熱沖擊的影響發(fā)生的明顯不同的變化；無鹵材料的介電常數(shù)明顯降低并且熱沖擊后起伏較小，而常規(guī)材料的介電常數(shù)則隨著熱沖擊次數(shù)的增加而有較大的增加。由此可見，無鹵材料可以避免在PCB 制程中的多次熱沖擊對材料介電常數(shù)的影響，有利于特性或差動阻抗的控制。無鹵材料由于介電常數(shù)較高，同時壓合后介質(zhì)厚度比常規(guī)材料的偏厚，因而在進(jìn)行阻抗控制特別是特性和差動阻抗的控制時將會在一定程度上增加阻抗值。在設(shè)計導(dǎo)線線寬時需要適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)償。

3．無鹵PCB 的特點和應(yīng)用
無鹵化 PCB 具有以下一些特點：1. Tg 高與常規(guī)的PCB 板。2. 有較低的吸水率和較高的穩(wěn)定性。3. 更加適應(yīng)環(huán)保的要求。4. 適合阻抗板的製作。因此無鹵PCB 板在有環(huán)保和無鉛化要求的環(huán)境中得到越來越多的應(yīng)用。首先無鹵PCB 應(yīng)用在醫(yī)療這類環(huán)保要求較高的領(lǐng)域，其次在手機(jī)、汽車等方面受到了越來越多的的應(yīng)用。最近，越來越多的電子產(chǎn)品的企業(yè)更加關(guān)注無鹵PCB 的應(yīng)用，例如日本Sony 對其產(chǎn)品中提出了採用無鹵化多層板和HDI 板的要求。

4．結(jié)論
P、N 系列的無鹵環(huán)氧樹脂由于採用了P、N 來取代鹵素，降低了高分子鏈的極性同時提高了分子量，因而表現(xiàn)出了一些與常規(guī)環(huán)氧樹脂不同的特性：無鹵材料提高了PCB 板的熱穩(wěn)定性和可靠性；提高了介電常數(shù)的穩(wěn)定性以及絕緣性能；同時也降低了材料的流動性和結(jié)合力提高了材料的Tg。由于無鹵材料性能上的變化引起了在 PCB 製作流程中的差異主要表現(xiàn)在：
1. 圖形轉(zhuǎn)移中工作底片的調(diào)整。
2. 層壓操作視窗的范圍和控制方法。
3. 鑽孔時工藝參數(shù)的調(diào)整。
4. 阻焊製作中阻焊劑的調(diào)製。
無鹵材料的引入雖然需要在 PCB 的製造進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但是無鹵化PCB 具有以下一些特點：1.Tg 高與常規(guī)的PCB 板。2.有較低的吸水率和較高的穩(wěn)定性。3.更加適應(yīng)環(huán)保的要求。4.適合阻抗板的製作。因而將會受到越來越多的製造業(yè)者的重視。

隨著環(huán)境保護(hù)的呼聲的高漲，PCB 行業(yè)越來越重視對環(huán)保材料的開發(fā)、三廢處理的控制以及環(huán)保制程的研究。目前主要的研究集中在以下三個方面：1.環(huán)?；暮桶牍袒难芯?。2. 環(huán)保化制程和表面處理（Solder Mask、OSP）的研究。3.針對無鉛要求而進(jìn)行的耐高溫材料和表面處理的研究.