No século XXI, polímeros e seus derivados são onipresentes em nossas vidas diárias. Em particular, alguns materiais compostos substituíram gradualmente a ampla aplicação de ligas de aço e alumínio nas últimas décadas. Os materiais compósitos são geralmente compostos de fibra de vidro, carbono, aramida ou matriz de polímero orgânico reforçado com fibra natural. Entende -se que a produção de plásticos reforçados com fibra de vidro na Europa em 2009 atingiu 815.000 toneladas.
Os polímeros epóxi para aplicações elétricas e eletrônicas (EE) representam aproximadamente 12% do mercado de plásticos reforçados com fibra de vidro, e essa também é uma das principais aplicações dos compósitos de resina epóxi. Na placa de circuito impresso (PCB), 80% do material compósito é classificado como FR-4 pela National Electrical Manufacturers Association (NEMA). O FR-4 é um laminado de resina epóxi reforçada com fibra de vidro que atende aos padrões retardadores de chama necessários (ou seja, UL 94-V0).
Sabemos que no ciclo da chama, existem diferentes maneiras de reduzir a ocorrência e os danos do fogo (a marca vermelha na figura representa a principal maneira de extinguir o fogo), e a maneira mais eficaz é melhorar a resistência ao fogo da curada resina adicionando retardadores de chama.
Atualmente, os retardadores de chama halogenados ainda são a maioria do mercado retardador de chama para aplicações de EE. No entanto, com a implementação de novos regulamentos ambientais (como Reach, WEEE e ROHS), alguns brometos serão gradualmente eliminados e a maior parte do desenvolvimento de retardadores de chama sem halogênio se concentrará em produtos à base de fósforo. Isso ocorre porque os retardadores de chama à base de fósforo (orgânicos e inorgânicos) geralmente não são prejudiciais em condições de alta temperatura e não formam gases tóxicos, porque o elemento de fósforo é bloqueado principalmente no carbono. Espera -se que esses produtos se tornem uma parcela crescente do mercado retardador de chamas.
Com o rápido desenvolvimento de produtos de informação eletrônica hoje, o desenvolvimento e a aplicação de PCB apresentam requisitos correspondentes para materiais de substrato:
① Alta velocidade e alta frequência: são necessárias baixas constantes dielétricas (DK) e baixo fator de perda (DF) de materiais de substrato;
② Alta confiabilidade: o material do substrato deve ser resistente à migração de íons e resistir à falha do fio do ânodo condutor (CAF);
③ Número de multicamadas: alta temperatura de transição vítrea (L), baixo coeficiente de expansão térmica (CTE) e baixa absorção de água são necessárias para materiais de substrato;
④ Amigo do meio ambiente: o material do substrato é necessário para ser livre de halogênio e adequado para processos de solda sem chumbo.
Portanto, para a substituição de retardadores de chama sem halogênio em PCBs, além de atender aos 4 requisitos acima, ele também precisa atender:
① alcançar padrões de proteção contra incêndio;
② Reciclabilidade;
③ Não serão produzidas substâncias tóxicas durante a combustão, o que é inofensivo ao corpo humano e ao meio ambiente;
④ Após a substituição, terá menos impacto no desempenho de todos os aspectos do material;
⑤ econômico e aplicável.
Independentemente da economia, segurança ou desempenho material, os retardadores de chama sem halogênio de alta eficiência se tornaram a direção de desenvolvimento da indústria retardadora de chamas. Muitos retardadores de chama sem halogênio são atualmente usados na indústria de PCB.
Com o desenvolvimento do Times, os produtos eletrônicos têm requisitos cada vez mais altos para proteção e desempenho ambiental. Ao mesmo tempo, é muito difícil atender aos muitos requisitos de desempenho dos materiais de PCB, por isso deve ser desenvolvido separadamente. Muitos pesquisadores fizeram grandes contribuições para o desenvolvimento de materiais de substrato de PCB sem halogênio, mas atualmente existem poucas referências à falha e confiabilidade dos produtos eletrônicos após o uso de materiais de substrato sem halogênio. Alguns estudos mostraram que o uso de materiais de substrato de PCB livre de halogênio tem maior probabilidade de causar falha do produto e o mecanismo de falha precisa ser estudado. Isso também se tornou a direção de trabalho adicional da maioria dos pesquisadores.
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