Comment développer une feuille FR4 sans halogène haute performance

2022-08-26


  La résine époxy (EP) est une résine thermométrique importante qui possède d'excellentes propriétés mécaniques, performances de liaison, performances diélectriques, résistance à la chaleur et stabilité chimique ; Les fonctionnalités sont largement utilisées dans les domaines de la fabrication Feuilles FR4, revêtements, adhésifs, électronique et matériaux composites. Sa plaque de pression en couche de tissu de verre est largement utilisée dans les domaines de la mécanique, de l'électronique, des appareils électriques et d'autres domaines en raison de sa haute résistance, de ses performances de haute résistance et de sa bonne résistance thermique. Cependant, l'indice d'oxygène du EP ordinaire est de 19.8 %, ce qui est une substance inflammable. Par conséquent, la manière d’améliorer les performances ignifuges du PE a attiré l’attention des chercheurs nationaux et étrangers. Le système de résine époxy au bromure est généralement utilisé pour préparer des plaques de pression en couches afin d'obtenir des effets ignifuges. Cependant, l'Union européenne a annoncé que depuis juillet 2006, l'utilisation de retardateurs de brome avait été arrêtée dans les produits électroniques. Par conséquent, la modification du retardateur de flamme sans halogène de la feuille FR4 est un point chaud.


Fiche FR4

1. Expérience


a) Matière première expérimentale


  Résine époxy (EP) : qualité industrielle, disponible dans le commerce ; retardateur de flamme contenant du phosphore (résine époxy DOPO) : qualité industrielle, disponible dans le commerce ; agent de durcissement DDS : qualité industrielle, disponible dans le commerce ; promoteur : qualité industrielle, disponible dans le commerce, disponible dans le commerce Tythopine : qualité industrielle, usine de réactifs chimiques Tianjin Damao ; acétone : qualité industrielle, China Petroleum Corporation Co., Ltd. ; tissu de verre tissé à grain plat : qualité industrielle, disponible dans le commerce ; tissu de verre haute performance : qualité industrielle, disponible dans le commerce.


b) Préparation de Feuille FR4


je. Ignifugation de la résine époxy


  Selon le rapport de formule, ajoutez de la résine époxy et du toluène dans une bouteille brûlante à trois ports de 1000 M L, chauffez, remuez, attendez que la température monte à 80 ° C, ajoutez de la résine époxy ignifuge de type DOPO contenant du phosphore et un promoteur, et l'agent promoteur, continuer à monter jusqu'à 110°C pour attendre le retour du toluène, puis revenir à la réaction de retour pendant 2h pour préparer des adhésifs à base de résine époxy ignifuges.


ii. Préparation pré-immersion


  Deux types de tissus de verre aux propriétés tissées à plat et à haute puissance sont utilisés comme matériaux renforcés, et les adhésifs préparés par immersion sont séchés à 110 ~ 150 ° C pour contrôler les trois principaux indicateurs techniques du tissu adhésif : teneur en colle, teneur en matières volatiles, et propriétés solubles Le contenu de la résine est préparé pour la pré-immersion de divers indicateurs, comme indiqué dans le tableau 1.


Nom de l'indicateur

Valeur d'index

Valeur de test

Teneur en colle/%

38 2 ±

37.9

Teneur en résine soluble/%

≥ 90

95.1

Contenu volatile/%

≤ 1.0

0.52


je. Préparation de la plaque de pression de la couche de tissu de verre en résine époxy


  Le tissu adhésif préparé est superposé selon les exigences d'épaisseur, et le processus de suppression présenté dans le tableau 2 est pressé sur le compresseur thermique pour être pressé dans une couche de tissu de verre en résine époxy.


Stade de développement

Paramètre de pression

Pression unitaire / MPa

Température / ℃

Temps / minutes

Préchauffage

1-2

100-120

30-40

Pression chaude

7-9

170-180

120-150

Cool Down

7-9

Refroidir à 70 ℃

30-60


a) Méthode de test


  Selon la norme nationale GB/T 1030.2-2009, couche dure industrielle de résine solide de chauffage électrique, partie 2 : méthode de test pour la préparation des échantillons et tests de performances pour la méthode de test.


2. Résultats et discussion


  a) L'effet du retardateur de flamme sur les performances ignifuges de la plaque de pression de couche


  Le test de performance ignifuge de la couche de tissu de verre en résine époxy contenant du phosphore préparée est utilisé pour plus de détails. Les résultats sont présentés dans le tableau 3.


  Il ressort du tableau 3 que pour la feuille FR4 contenant du phosphore, lorsque le score massique de phosphore est de 1.5 %, le niveau de combustion verticale du système atteint UL 94 V-0.


  Le retardateur de flamme contenant du phosphore est un retardateur de flamme réactif. Le groupe contenant du phosphore sera introduit dans le durcissement de la résine époxy. Lorsque la couche de tissu de verre est brûlée, le groupe phosphore génère du phosphate et génère du phosphate polarisant à une température plus élevée. Le phosphate et le phosphate polarisant sont des agents déshydratés de sorte que le polymère est directement déshydraté et carbonisé pour éviter la production de gaz combustibles. En même temps, une couche de coke se forme à la surface de la résine époxy. D'une part, l'air et la chaleur sont séparés de la surface de la résine époxy pour éviter qu'elle ne continue à brûler.


Fraction massique du phosphore / %

Niveau de combustion vertical UL94

0

Impossible d'atteindre V-2

1.0

Impossible d'atteindre V-2

1.5

V - 0

2.0

V - 0

2.5

V - 0


b) L'effet du retardateur de flamme sur les performances de Feuille de fibre de verre FR4


  Le tableau 4 est une comparaison des performances de plaques de compression de couches de tissu de verre inchangées et modifiées. L'échantillon A et l'échantillon B sont respectivement des plaques de pression à couche de verre en résine époxy imprévisibles et modifiées. Dans le tableau, le niveau de combustion verticale de l'échantillon B est UL 94 V-0, et sa résistance à l'étirement, sa résistance à la flexion et sa résistance aux chocs sont supérieures à celles de l'échantillon A. Les performances des tissus de verre en résine époxy préparés après modification sont excellentes. . La raison en est que la résine époxy contenant du phosphore se solidifie d'elle-même sous l'action d'un agent de durcissement, formant un réseau de réseaux connectés avec la résine époxy, sans migration ni exsudation. Les performances grandes et donc complètes sont meilleures.


Non

Articles de test

Unité

Échantillon A

Échantillon B

1

Ignifuge

Niveau

Impossible d'atteindre V-2

V - 0

2

Couche verticale à l'intensité de flexion

Normal

90 ± 2

MPa

521

631

516

3

Couche verticale au module élastique de flexion

Normal

90 ± 2

GPa

24.1

27.2

20.9

24.5

4

Couche parallèle à l'intensité de l'impact

Verticale

KJ / m2

101

107

Horizontal

60

68

5

Résistance à la traction

MPa

386

523

6

Intensité de couche à coupe parallèle

MPa

49

51

7

Résistivité en volume

Ω · m

8.9 * 10 ^ 15

9.2 * 10 ^ 15

8

la résistivité de surface

Ω

4.7 * 10 ^ 15

6.7 * 10 ^ 15

9

Couche verticale à la résistance électrique

KV/mm

15.6

18.5

10

Couche parallèle à la tension de claquage

KV

> 70

> 90

11

Indice de résistance électrique

V

350

600


c) L'effet du processus de suppression des plaques de pression des couches sur les performances


  En plus de la pression laminaire, à l'exception des matières premières et des produits semi-finis, l'impact des paramètres du processus de pressage (température, pression, temps) sur la plaque de pression des couches a également un impact très important. Pour les matériaux pré-immergés qualifiés, si le processus de suppression est inapproprié, il produira également des plaques de pression à couches non qualifiées. La température de pression thermique a un impact important sur la qualité et le rendement. Il doit être réglé en fonction de la formule de l'industrie de la colle à résine et de la température de durcissement ; la pression doit être réglée en fonction des types de matériaux améliorés et d'adhésifs ; le temps d'isolation et de conservation de la pression est la clé. Pour les plaques de pression à couche de tissu de verre, il est généralement de 10 à 15 mm/min.


2. Conclusion


  a) La feuille FR4 modifiée a d'excellentes performances et le niveau ignifuge atteint UL94-V0 ;


  b) La résine époxy ignifuge de type DOPO peut améliorer considérablement les performances ignifuges de la plaque de pression à couches. Lorsque la teneur en phosphore est de 1.5 %, la plaque de pression de couche atteint UL94-V0 ;


  c) Lorsqu'un tissu de verre à hautes performances mécaniques est ajouté, les propriétés mécaniques des couches peuvent être améliorées.


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