Möglicherweise haben Sie beim Kauf oder Anfassen einer Leiterplatte auch auf halogenfreie Leiterplatten gestoßen. Was ist also eine halogenfreie Leiterplatte und was ist der Unterschied zwischen ihr und einer Standard-Leiterplatte? Möglicherweise haben Sie viele Fragen. Im folgenden Artikel werden halogenfreie Leiterplatten kurz vorgestellt.
Was ist eine halogenfreie Leiterplatte?
Wenn es um den Leiterplattenbau geht, hören oder lesen wir heute häufig von halogenfreien Leiterplatten. Leiterplatten ohne Halogenbestandteile werden als halogenfreie Leiterplatten bezeichnet. Chlor, Brom, Fluor, Jod und Astat sind Halogenelemente, die für die menschliche Gesundheit äußerst schädlich sind. PCBs müssen weniger als 900 Teile pro Million Chlor oder Brom und weniger als 1500 Teile pro Million Halogen enthalten, um als „halogenfrei“ zu gelten.
Kupferkaschierte Folienlaminate mit Mengen an Brom (Br) und Chlor (CL) unter 0.09 Gewichtsprozent werden gemäß der Norm JPCA -ES-01-2003 als kupferkaschierte, halogenfreie Laminate definiert (während BR und CL zusammen weniger als 0.15 Prozent [1500 PPM]). Halogenfreie Leiterplatten werden aus kupferkaschierten Laminaten hergestellt, die frei von Halogenen sind.
Was ist eine halogenfreie Leiterplatte?
Einige PCB-Laminathersteller bieten halogenfreie Laminate und Prepregs mit unterschiedlichen Leistungs-, elektrischen, physikalischen und thermischen Eigenschaften an.
Halogenfreie Leiterplattenmaterialien enthalten nicht mehr als eine bestimmte Menge an Halogenelementen (Chlor, Brom oder Fluor).
Bromierte Flammschutzmittel (BFRs) werden seit vielen Jahren in der Elektronik eingesetzt, um das Risiko feuerbedingter Schäden zu verringern. Aufgrund von Umwelt-, Markt- und Gesetzgebungsbedenken entscheiden sich jedoch immer mehr Industrien für halogenfreie Leiterplatten.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) von halogenfreien PCB-Laminaten ist oft niedriger als der von normalen PCBs. Sie haben außerdem eine längere T-288-Lebensdauer und eine höhere Td-Temperatur, wodurch sie höhere Reflow-Temperaturen und -Zyklen aushalten können.
Entdecken Sie die wichtigsten Unterschiede zwischen den sechs beliebtesten halogenfreien PCB-Laminaten.
| Schirmungsmaß | Panasonic | Panasonic | NAN YA | NAN YA | UETPCB | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Produkt | EM-370(D) | R-1566W / R-1551W | Meg2 (R-1577 / R-1570) | NPG-150N | NPG-170N | Halogenfreie Leiterplatte |
| Typ | Halogenfreies Epoxidharz mit hoher Tg | Halogenfreies Epoxidharz mit hoher Tg | Halogenfreies Epoxidharz mit hoher Tg | Halogenfreies Epoxidharz mit mittlerer Tg | Halogenfreies Epoxidharz mit hoher Tg | Halogenfreies Epoxidharz mit hoher Tg |
| IPC-4101E | /127/128/130 | / 127 / 128 | /127/128/130 | / 127 / 128 | / 127 / 128 | /127/128/130 |
| Bleifrei, prozesskompatibel | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Halogen frei | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| UL-Zulassung | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Entflammbarkeit UL94 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
| Tg – Glasübergangstemp °C (DSC) |
175 | 148 | 170 | 150 | 170 | 180 |
| Td – Zersetzungstemperatur ºC (TGA) | 385 | 350 | 380 | 350 | 360 | 390 |
| Dk 1 GHz | 4.10 | 4.60 | 4.14 | 3.8 – 4.0 | 4.1 – 4.3 | 4.1 – 4.5 |
| Dk 2-3 GHz | ||||||
| Dk 10-12 GHz | 4 | |||||
| Df 1 GHz | 0.011 | 0.010 | 0.010 | 0.011-0.013 | 0.009-0.012 | 0.009-0.012 |
| Df 2-3 GHz | ||||||
| Df 10-12 GHz | 0.015 | 0.013 | ||||
| Feuchtigkeitsaufnahme (%) | 0.10% | 0.14% | 0.14% | 0.20-0.30 % | 0.20-0.30% | 0.20-0.30% |
| CTE Z-Achse (ppm/ºC) vor Tg | 40 | 40 | 34 | 30 – 50 | 30-50 | 30 – 55 |
| % WAK Z-Achse (50–200 °C) | 0.022 | |||||
| Höchster WAK der X- und Y-Achse (PPM/ºC) vor dem Tg | 15 | 15 | 16 | 13 | 13 | 17 |
| Anzahl der Laminierzyklen | 7 | |||||
| Schälfestigkeit – 1 Unze (35 μm) | 0.788 kN / m | 1.8 kN / m | 1.3 kN / m | 1.40 kN / m | 1.23 kN/m – 1.57 kN/m | 1.40 kN / m |
| T288 (mit Kupfer) | 60 min. | 3 min. | 25 min. | 5 min. | 5 min. | 5 min. |
| Biegemodul | 0.46 GPa – 0.50 GPa | 23 GPa | ||||
| Volumenwiderstand | 1×1010 MΩ – cm | 1×109 MΩ – cm | ||||
| Oberflächenwiderstand | 1×108 MΩ | |||||
| Dimensionsstabilität XY-Achse | 0.01-0.03% | 0.01-0.03% |
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Fluor (F), Chlor (CL), Brom (Br), Jod (I) und Astatin (A) sind alles Halogene (At). Darüber hinaus ist es für die zahlreichen Vorteile bekannt, die alle Halogenelemente im Hinblick auf die Flammhemmung bieten. In Flammschutzmitteln für die Elektronik werden üblicherweise Chlor (CL) und Brom (Br) verwendet.
Halogenhaltige Flammschutzmittel sind in vielen häufig verwendeten Leiterplatten enthalten, beispielsweise FR4- und CEM3-Leiterplatten. Mehreren Studien zufolge sind halogenhaltige flammhemmende Geräte für den Menschen äußerst gefährlich. Wenn Geräte brennen, werden erhebliche Mengen giftiger Dämpfe freigesetzt, die für den menschlichen Körper äußerst gefährlich sind und einen üblen Geruch haben.
Husten oder Schnarchen, Übelkeit, Sehstörungen, Hautreizungen, Atembeschwerden und brennende Augen sind Symptome einer Chlor- oder Bromvergiftung. Elemente auf Chlorbasis können auch mit Kohlenwasserstoffen reagieren und Dioxine bilden, die für den Menschen ein sehr gefährliches Karzinogen darstellen.
Gefährliches Karzinogen für den Menschen
- Polybromierte Biphenyle (PBB)
- Polybromierte Diphenylether (PBDE).
Später im Jahr 2008 kamen zwei weitere hinzu
- Tetrabrombisphenol A (TBBPA)
- Hexabromcyclododecan (HBCD oder HBCDD)
Zu dieser Zeit waren PBB, TBBPA und PBDE die wichtigsten Flammschutzmittel in PCBs.
PBB und PBDE wurden kürzlich von der EU und China in allen Elektrogeräten verboten. Um nutzbare Verbesserungen zu erzielen, müssen Halogene verboten werden. Darüber hinaus ist der Schutz unserer Umwelt ebenso wichtig wie der Schutz unserer selbst.
Mit fortschreitender Technologie stellen Hersteller gute und nützliche Leiterplatten her, ohne dass diese gefährlichen Verbindungen erforderlich sind.
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Anstelle von halogenfreien polychlorierten Biphenylen greifen Verbraucher heutzutage lieber auf Phosphor, Stickstoff und Phosphor zurück.
Phosphorhaltige Harze müssen durch thermische Zersetzung aufgeschlossen werden, sodass eine völlig wasserfreie Polyphosphorsäure entstehen kann. Außerdem entsteht eine karbonisierte Beschichtung auf der Rückseite des Polymerharzes.
Die Ausdehnung ist an die isolierende Oberfläche des Isolierharzes gekoppelt, die als Feuerlöscher und Flammschutzmittel wirkt. Die Flammschutztechnik wird durch eine Phosphor-Stickstoff-Kombination im Polymerharz unterstützt, die beim Verbrennen nicht brennbare Gase erzeugt.
Halogenfreie PCB-Leistung.
Isolierung.
Die Polarität der molekularen Bindungen des Epoxidharzes wird verringert, wenn P oder N das Halogen ersetzt, wodurch der Isolationswiderstand und die Durchbruchspannung erhöht werden.
Hitzebeständigkeit.
Halogenfreie Leiterplatten enthalten wesentlich größere Stickstoff- und Phosphorelemente als herkömmliche Leiterplatten, was das Molekulargewicht und die Tg-Bewertung des Monomers erhöht.
Da die molekulare Beweglichkeit von halogenfreien Leiterplatten beim Erhitzen geringer ist als die von gewöhnlichen Epoxidharzplatten, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) von halogenfreien Leiterplatten vergleichsweise niedrig.
Entwicklung der Wasserressourcen.
Dies liegt daran, dass sauerstoffreduzierende Stickstoff- und Phosphorharze relativ wenige P- und N-Elektronen haben. Daher ist es unwahrscheinlich, dass sich Wasserstoffatome im Wasser mit Wasserstoff verbinden, wohingegen Halogene wahrscheinlich sind. Bei halogenfreien Leiterplatten wird weniger Wasser verbraucht als bei herkömmlichen Leiterplatten, was sich auf die Zuverlässigkeit auswirken kann.
Sind halogenfreie Leiterplatten das Richtige für Sie?
Halogenfreies Leiterplattenmaterial ist robust, farbtransparent und flammhemmend und eignet sich daher perfekt für den Einsatz in Tafeln, Schildern und anderen Produkten.
- Alle elektrischen Geräte, Fernseher/Monitore und andere elektronische Produkte müssen ordnungsgemäß isoliert sein. Darüber hinaus sind halogenfreie Leiterplatten isolierender und können problemlos in diesen Waren oder Dingen verwendet werden.
- Halogenfreie Leiterplatten bieten eine hervorragende Hochfrequenzleistung. Daher können halogenfreie Platinen für alle Hochfrequenzgeräte eine kostengünstige Option sein. Halogenfreie Leiterplatten können in jedem Markt eingesetzt werden.
Wenn wir halogenfreie Leiterplatten mit herkömmlichen Leiterplatten vergleichen, stellen wir fest, dass Halogen aufgrund der hohen Kosten für Ausrüstung und andere Verfahren teurer ist als herkömmliche Leiterplatten.
UETPCBs kundenspezifische, halogenfreie PCB-Herstellungsdienstleistungen
- Wir sind hinsichtlich der Qualität nach ISO-9001, IPC-600 und IPC-610 zertifiziert.
- Verwalten Sie den gesamten Entwicklungszyklus, vom Prototyp über die Verifizierung, NPI bis hin zur Kleinserienfertigung.
- Genaue Angebote in weniger als 24 Stunden.
- Der Turnkey-Prozess kann in nur vier Tagen abgeschlossen werden.
- DFX-Unterstützung von Anfang an, einschließlich DFM, DFA und DFT.
- Beschaffung von Komponenten von den renommiertesten Lieferanten der Branche, um die Beschaffungszeit zu verkürzen.
- Eine softwaregesteuerte Smart Factory, die während des gesamten Produktionsprozesses überwacht werden kann.
- Führen Sie während der Leiterplattenbestückung verschiedene automatisierte Prüfungen durch, um die Qualität der Leiterplattenprototypen sicherzustellen.
- Der Übergang vom Prototyping zur Produktion erfolgt nahtlos.