En el siglo XXI, los polímeros y sus derivados son ubicuos en nuestra vida diaria. En particular, algunos materiales compuestos han reemplazado gradualmente la amplia aplicación de aleaciones de acero y aluminio en las últimas décadas. Los materiales compuestos generalmente están compuestos de fibra de vidrio, carbono, aramida o matriz de polímeros orgánicos reforzados con fibra natural. Se entiende que la producción de plásticos reforzados con fibra de vidrio en Europa en 2009 alcanzó 815,000 toneladas.
Las aplicaciones de polímeros epoxi para aplicaciones eléctricas y electrónicas (EE) representan aproximadamente el 12% del mercado de plásticos reforzados con fibra de vidrio, y esta es también una de las principales aplicaciones de los compuestos de resina epoxi. En la placa de circuito impreso (PCB), el 80% del material compuesto es clasificado como FR-4 por la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA). FR-4 es un laminado de resina epoxi de fibra de vidrio que cumple con los estándares de retardante de llama requeridos (es decir, UL 94-V0).
Sabemos que en el ciclo de la llama, hay diferentes formas de reducir la ocurrencia y el daño del fuego (la marca roja en la figura representa la forma principal de extinguir el fuego), y la forma más efectiva es mejorar la resistencia al fuego de la curada. resina agregando retardantes de llama.
Actualmente, los retardantes de llama halogenados siguen siendo la mayoría del mercado de retardantes de llama para las aplicaciones EE. Sin embargo, con la implementación de nuevas regulaciones ambientales (como Reach, Weee y ROHS), algunos bromuros se eliminarán gradualmente, y la mayor parte del desarrollo de retardantes de llama sin halógenos se centrará en los productos a base de fósforo. Esto se debe a que los retardantes de llama a base de fósforo (orgánicos e inorgánicos) generalmente no son dañinos en condiciones de alta temperatura y no forman gases tóxicos, porque el elemento fósforo está principalmente bloqueado en el carbono. Se espera que estos productos se conviertan en una parte creciente del mercado de retardantes de la llama.
Con el rápido desarrollo de productos de información electrónica hoy en día, el desarrollo y la aplicación de PCB presentan los requisitos correspondientes para los materiales de sustrato:
① Se requiere alta velocidad y alta frecuencia: baja constante dieléctrica (DK) y factor de bajo factor de pérdida (DF) de materiales de sustrato;
② Alta fiabilidad: se requiere que el material del sustrato sea resistente a la migración de iones y resistir la falla del cable conductivo del ánodo (CAF);
③ Número de múltiples capas: temperatura de transición de vidrio alta (L), bajo coeficiente de expansión térmica (CTE) y baja absorción de agua para materiales de sustrato;
④ Es más amigable para el medio ambiente: se requiere que el material del sustrato esté libre de halógenos y sea adecuado para procesos de soldadura sin plomo.
Por lo tanto, para el reemplazo de retardantes de llama sin halógenos en PCB, además de cumplir con los 4 requisitos anteriores, también debe cumplir:
① lograr estándares de protección contra incendios;
② Reciclabilidad;
③ No se producirán sustancias tóxicas durante la combustión, lo cual es inofensivo para el cuerpo humano y el medio ambiente;
④ Después del reemplazo, tendrá menos impacto en el rendimiento de todos los aspectos del material;
⑤ Económico y aplicable.
Independientemente de la economía, la seguridad o el rendimiento del material, los retardantes de llama sin halógeno de alta eficiencia se han convertido en la dirección de desarrollo de la industria de retardantes de llama. Muchos retardantes de llama sin halógenos se utilizan actualmente en la industria de PCB.
Con el desarrollo de los tiempos, los productos electrónicos tienen requisitos cada vez más altos para la protección y el rendimiento del medio ambiente. Al mismo tiempo, es muy difícil cumplir con los muchos requisitos de rendimiento de los materiales de PCB, por lo que debe desarrollarse por separado. Muchos investigadores han hecho grandes contribuciones al desarrollo de materiales de sustrato de PCB sin halógenos, pero actualmente hay pocas referencias a la falla y confiabilidad de los productos electrónicos después de usar materiales de sustrato sin halógenos. Algunos estudios han demostrado que es más probable que el uso de materiales de sustrato de PCB sin halógenos cause falla del producto, y el mecanismo de falla debe estudiarse. Esto también se ha convertido en la dirección de trabajo adicional de la mayoría de los investigadores.
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