继无铅制程後,新一波的绿色电子浪潮~无卤素(Halogen-free)将再次席卷电子产业。明年即将开始实施的挪威PoHS法令中,已明确规范十八种必须排除的有害物质,第一类群组即为溴系难燃剂,包括六环溴十二烷(HBCDD)与印刷电路板中最常用的四溴丙二酚(TBBPA)等。除了国际间将陆续订定相关法律外,国际大厂包括ASUS、Dell、HP、Apple、Intel、AMD等公司亦声明将自2008年开始导入无卤素材料。
卤素被广泛应用在电子设备及它的副件包括机器盒、印制电路板、缆绳导线、塑料零件及包装材料。电子零组件与材料、电子产品的接著技术、产品外壳 (Housing),PP、ABS、PMMA、PC…、塑胶、色料等。被卤化的材料有高热抵抗功能,限制它被火燃烧和提供优良的防火安全表现。
现时, 许多制造商都跟随国际电工委员会 (IEC)对无卤素定义制约在他们的产品上,但制程与可靠性仍需深入评估,方能导入量产。此外,磷的化合物也有引发环境污染(河流富氧化)的疑虑,因此无铅、无卤与无磷将循序渐进成为未来绿色电子的标准规格。
阻燃剂发展的趋势
阻燃剂可分为添加型与反应型两种,前者主要为金属氧化物与氢氧化物等,在环氧树脂合成过程中添加,与基材间仅有单纯之物理作用,添加量高,藉由放出水气稀释氧气与形成固相保护层阻绝热源等方式达到难燃的效果。优点在於添加简单且可任意改变配方,兼具塑化与填充之作用,但缺点为易挥发、容易污染後段制程、可能产生迁移作用、树脂性能降低。後者则是在聚合时与环氧树脂产生化学键结,属化学改质方法,具有不挥发、不迁移与热安定性佳等优点,缺点为不易控制且成本较高。
前最主要无卤素阻燃剂的发展方向包括(a)难燃特性符合UL94V-0标准、(b)无卤素 (Halogen-free)、(c)无锑(Antimony-free)、(d)无红磷 (Red phosphorus-free)。其中禁用锑的原因是对人体及环境有害,且需搭配卤素方能有较佳的阻燃性质,因此未来Sb2O3势必自阻燃材料中淘汰;红磷则是有自燃的疑虑存在,且对产品可靠度有不良的影响,因此也可能将自磷系阻燃剂中除名。
国际无卤材料的规范
国际组织或大厂如IEC、IPC、JPCA及三星等均已定义其无卤素材料的规格,其中IEC 61249-2-21规范要求溴、氯化物之含量必须低於900 ppm,总卤素含量则必须低於1500 ppm,IPC之无卤素定义与IEC相同;JPCA之规范则定义溴化物与氯化物含量限制均为900 ppm,并未要求总卤素含量。三星除规定溴化物与氯化物含量限制各为900 ppm外,亦要求锑含量必须低於900 ppm方符合其无卤素材料之要求。
国际电工协会IEC 61249-2-21 :2003定义∶
Substance | Permissible Limit (by weight) |
Bromine (Br)溴化合物 | 900 ppm (0.09%) |
Chlorine (Cl)氯化合物 | 900ppm (0.09%) |
Total concentration of: chlorine (Cl) | |
+ bromine (Br) | 1500ppm (0.15%) |