Галогенная: виды, принцип работы лампочки, характеристики, выбрать для дома

Галогенная лампа накаливания имеет конструкцию, очень похожую на конструкцию обычных лампочек, состоящую из вольфрамовой нити, заключенной в другой материал. В галогенной лампе вместо стекла используется кварц, что позволяет сделать лампу намного меньше, потому что кварц может выдерживать более высокие температуры, чем стекло, и поэтому может располагаться намного ближе к нити накала. Кроме того, в галогенных лампах используются галогенные газы вместо аргона или азота — двух газов, обычно используемых в обычных лампах.

Лампочка работает, подавая электричество на вольфрамовую нить накаливания, которая нагревается и гасит свет.Однако, когда нить нагревается, она также начинает разрушать вольфрам, который начинает накапливаться внутри колбы, часто оставляя темные отложения. В конечном итоге нить накала сломается в слабом месте, в результате чего лампочка перегорит.

Конструкция галогенной лампы обладает одним очень интересным свойством: газообразный галоген может соединяться с парами вольфрама и повторно осаждаться на нити накала лампы, тем самым рециркулируя энергию и продлевая срок службы лампы.Тепло, которое выделяют галогенные лампы, используется в химической реакции между вольфрамом и газами галогена, и это значительно увеличивает эффективность лампы. Галогенная лампа выдерживает больше тепла, чем обычная лампочка, что обеспечивает более яркий свет и большую способность к переработке.

следует соблюдать некоторые меры предосторожности.Как и обычные лампочки, галогенные лампы нагреваются. Однако из-за того, что кварцевая оболочка находится так близко к нити накала, галогенные лампы накаливания становятся намного горячее, чем обычные лампы, и могут вызвать ожоги, если с ними обращаться. Галогенная лампа также может стать причиной пожара, если ее использовать рядом с драпировкой или другими легковоспламеняющимися предметами. Кроме того, при обращении с галогенной лампочкой голыми руками кварц подвергается воздействию солей и масел в руках и может вызвать слабое место. Это сократит срок службы лампы, поэтому рекомендуется обращаться с галогеновыми лампами в перчатках или тканью, чтобы предотвратить ненужный контакт, и протирать их, если брать с собой руки.

Безгалогенная электроника | Центр усовершенствованной инженерии жизненного цикла

Галогены — это элементы группы VII, включая фтор, хлор, бром, йод и астат. Их можно использовать в антипиренах для электронных продуктов, чтобы соответствовать стандартам воспламеняемости. Преимущества галогенированных антипиренов обусловлены высокой огнестойкостью, простотой смешивания, хорошей совместимостью с электронными материалами, хорошей электроизоляцией и стоимостью.Однако большинство соединений, содержащих бром и хлор, разрушают эндокринную систему и, как правило, являются стойкими, биоаккумулируемыми и токсичными. Более того, при сжигании электронных устройств галогены могут быть чрезвычайно токсичными для окружающей среды, животных и людей. С начала 1990-х годов электронная промышленность столкнулась с давлением множества источников с целью производства более «зеленых» или экологически чистых продуктов. К этим источникам давления относятся проблемы со здоровьем и окружающей средой, проблемы с переработкой и восстановлением, глобальные законы и правила, склонность потребителей и давление со стороны неправительственных организаций (НПО).В последние годы было предложено множество видов антипиренов, не содержащих галогенов, каждый из которых имеет преимущества и недостатки по сравнению с галогенированными антипиренами. К сожалению, было обнаружено, что замена материалов, не содержащих галогены, приводит к ухудшению электрических и механических характеристик, а также к снижению надежности. В результате безгалогены не являются незаменимой заменой, и компании, предлагающие продукты и системы, должны понимать свои ограничения. Наконец, при переходе на безгалогены также следует учитывать дополнительные проблемы, связанные с перспективами производства и цепочки поставок.

Галогены — это элементы группы VII, включая фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I) и астат (At), как показано на следующем рисунке. Название галоген произошло от греческих корней hal- («соль») и -gen («производить»). Все они производят соли натрия с аналогичными свойствами. Галогены легко диссоциируют на ионы и соединяются с окружающими элементами, образуя соединения из-за их высокого уровня электроотрицательности. Бром и соединения хлора широко используются в качестве антипиренов в электронной промышленности из-за следующих преимуществ: высокая огнестойкость, простота смешивания, хорошая совместимость с электронными материалами, хорошая электрическая изоляция и стоимость.

Галогены в Периодической таблице элементов [1]

Электронные изделия могут манипулировать электрическим током и преобразовывать его в тепло, свет или движение для выполнения значимых действий. Например, аудиоэлектронные устройства управляют электрическим током, добавляя звуковую информацию, чтобы люди могли слушать музыку или разговаривать по мобильному телефону. Электронные изделия состоят из множества материалов, включая керамику, стекло, сплавы и полимеры.Из-за горючести полимеров в полимеры добавляются антипирены, такие как герметики и ламинаты, из соображений пожарной безопасности. Цель состоит в том, чтобы задержать или потушить возгорание из-за непредвиденных ситуаций. Например, короткое замыкание может привести к сильному току и созданию условий высокой температуры.

Экологическая инженерия требует учета окружающей среды на этапе проектирования продукта. Это соображение включает все требования к материалам и энергии, а также их влияние на срок службы продукта.Требования к материалам включают требования как к продукции, так и к процессам. Акцент на энергии должен включать энергию для производства, использования и утилизации продукта. Экологичный дизайн и производство приводят к пониманию взаимодействия между процессами и потоками и оптимизации различных соображений. Зеленая электроника — это применение экологически безопасных методов проектирования и производства электронных продуктов. К экологически чистым электронным изделиям относятся изделия, изготовленные из переработанных и перерабатываемых материалов с использованием энергоэффективных процессов.Экологически чистые электронные продукты не становятся частью потока твердых отходов, а их производственные процессы не приводят к выбросам жидких и газообразных веществ в окружающую среду.

Производители добавляют в свои материалы огнестойкие (FR) химические вещества во время или после производства, чтобы замедлить или подавить горение. FR мешают горению на различных стадиях процесса, например, во время нагрева, разложения, воспламенения или распространения пламени. Одна из целей — предотвратить распространение огня или отсрочить время перекрытия.Исследования показывают, что использование FR в производстве электронного оборудования, мягкой мебели, строительных материалов и текстиля спасает жизни от пожара [2].

Существуют различные виды FR, такие как галогенированные, хлорированные, фосфорные, азотные и неорганические. Различные типы FR лучше подходят для разных приложений. Их пригодность зависит от совместимости с огнестойким материалом, стандартов пожарной безопасности, которым должен соответствовать продукт, надежности и стоимости.

Галогены — это химические элементы фтор, хлор, бром, йод и астат. На практике производители не используют фтор и йод, потому что ни один из них не оказывает существенного влияния на процесс горения: фтор имеет слишком сильную связь, а йод слишком слабую связь с углеродом. В пластмассах бромированные антипирены (BFR) оказались наиболее эффективными антипиренами, если принять во внимание как характеристики, так и стоимость.

Бром в своей элементарной форме представляет собой легколетучую жидкость красно-коричневого цвета при комнатной температуре.Однако в природе бром никогда не встречается в своей элементарной форме, а только в соединениях с другими веществами, известными как бромиды. Извлекаемая форма брома — это растворимые соли, обнаруженные в морской воде, соленых озерах, внутренних морях и скважинах с рассолом. Именно эти бромиды становятся сырьем для производства товарных бромированных продуктов. Производство брома превышает 470 000 тонн в год [2].

Галогенированные FR состоят в основном из хлора и брома. Благодаря уникальному химическому взаимодействию BFR с процессом горения бром более эффективен, чем большинство альтернатив, а это означает, что гораздо меньшее количество антипирена обеспечивает наивысшую огнестойкость.В результате BFR использовались для защиты широкого спектра продуктов, включая электрические и электронные компоненты и продукты, такие как телевизоры, компьютеры, радио и стереосистемы. В 1998 году на долю BFR (39 процентов) и хлорированных антипиренов приходилось 45 процентов мирового рынка антипиренов [2]. На электрические и электронные компоненты приходилось 56 процентов рынка BFR.

Существуют различные типы BFR [3], такие как PBB (полибромированные бифенилы), PBDE (полибромированные дифениловые эфиры), TBBPA (тетрабромбисфенол — A) и ГБЦД (гексабромциклододекан).Каждый из этих BFR имеет очень разные свойства. Интересно, что Ассоциация по соединению электронной промышленности (IPC) «признает термин« без галогенов »только как маркетинговый термин и не поддерживает его в качестве отраслевого стандарта для материалов и конечных продуктов, содержащих какой-либо уровень галогенированных антипиренов» [4].

Однако большинство соединений, содержащих бром и хлор, разрушают эндокринную систему и, как правило, являются стойкими, биоаккумулируемыми и токсичными.Неконтролируемая переработка может привести к утечке этих галогенированных соединений в окружающую среду и их вовлечению в пищевую цепочку. Кроме того, неконтролируемое сжигание галогенированных электронных продуктов может выделять токсичные и коррозионные газы для воздействия на окружающую среду, животных и людей. С 1990-х годов электронная промышленность столкнулась с давлением множества источников с целью производства более экологически чистых продуктов. К этим источникам давления относятся проблемы со здоровьем и окружающей средой, проблемы с переработкой и восстановлением, глобальные законы и правила, склонность потребителей и давление со стороны неправительственных организаций (НПО).Регламент RoHS (ограничение использования опасных веществ) Европейского Союза (ЕС) вступил в силу с 2006 года, включая такие вещества, как свинец, ртуть, кадмий, шестивалентный хром, полибромированные дифенилы (ПБД) и полибромированные дифениловые эфиры. (ПБДЭ) ограничены. ПБД и ПБДЭ представляют собой группы бромированных соединений и являются распространенными антипиренами в электронной промышленности. Ограничения на эти антипирены вынудили производителей и поставщиков электронных компонентов и печатных плат (ПП) искать и разрабатывать альтернативные безгалогенные материалы.В последнее время движущей силой создания безгалогенной электроники стали компании бытовой электроники, которые из соображений экологической ответственности обязались предлагать больше экологически чистых продуктов. Промышленный стандарт для материалов, не содержащих галогены, определяется как содержание хлора или брома менее 900 частей на миллион и менее 1500 частей на миллион общих галогенов (Международная электрохимическая комиссия, Ограничение использования галогена (IEC 61249-2-21)) [5]. JPCA ES-01-1999 (Японская ассоциация печатных схем) определяет без галогенов максимальную концентрацию брома, хлора или сурьмы 900 ppm [6].

В последние годы было проведено множество исследований антипиренов, не содержащих галогенов. Результаты показали, что у безгалогенных антипиренов есть как преимущества, так и недостатки по сравнению с галогенированными антипиренами. Например, в исследованиях iNEMI [7] сравнивались свойства материала шести коммерчески доступных безгалогенных ламинатов с тремя бромированными ламинатами FR4 в качестве базовых. Результаты показали, что средний внеплоскостной коэффициент теплового расширения (КТР) ламинатов, не содержащих галогены, был на 10% ниже, чем в среднем для их галогенированных аналогов.Вообще говоря, более низкий КТР вне плоскости имеет тенденцию демонстрировать более длинную надежность покрытия сквозных отверстий (PTH). Однако исследования [7] также показали, что безгалогенные ламинаты поглощают на 30% больше влаги, чем их галогенированные аналоги. Более высокое влагопоглощение может вызвать неблагоприятное воздействие на электронные изделия, например образование попкорна и токопроводящей анодной нити (CAF). Более того, было обнаружено, что безгалогенные антипирены демонстрируют ухудшенные электрические и термомеханические характеристики, а также пониженную надежность.

Требования по воспламеняемости электрических и электронных изделий

Существует потенциальный риск возгорания электрических и электронных устройств из-за короткого замыкания, которое может вызвать чрезмерный ток в соединении с низким сопротивлением и вызвать экстремальные температурные условия. Таким образом, электрические и электронные продукты должны обладать способностью замедлять возгорание и соответствовать отраслевым стандартам воспламеняемости в целях безопасности. В электронные изделия добавляют антипирены, чтобы снизить риск возгорания, поскольку они могут остановить или замедлить распространение огня за счет увеличения порога возгорания.Underwriters Laboratories (UL) 94 — это общепринятый стандарт оценки воспламеняемости пластиковых материалов, используемых в устройствах и бытовой технике. UL 94 определяет испытания на воспламеняемость и присваивает рейтинги на основе результатов. Эти результаты могут служить предварительным указанием для производителей деталей при выборе правильных материалов с соответствующей огнестойкостью. В следующей таблице [8] перечислены требования к рейтингам UL 94 V-0, V-1 и V-2. V-0 строже, чем V-1, а V-1 строже, чем V-2. В испытании UL 94 высокий рейтинг V-0 означает, что кусок пластикового материала будет демонстрировать медленное распространение пламени и быстрое прекращение горения после устранения воспламеняющего пламени.Напротив, образец быстро воспламенился бы и продолжал гореть, если бы образец не достиг рейтинга V-0.

Проблемы здоровья и окружающей среды

BFR, и особенно полибромированные дифенилы (PBB) и полибромированные дифениловые эфиры (PBDE), содержат одно или несколько углеродных колец, что делает их очень стабильными.Химическая стабильность этих веществ — основная причина, по которой BFR были в центре международных экологических дебатов [38]; они накапливаются в пищевой цепи, и невозможно избежать распространения в окружающую среду, применяя меры по очистке исключительно в точечных источниках, таких как сточные воды или выбросы в атмосферу [39,40]. Таким образом, загрязнение возникает как диффузное загрязнение, так и загрязнение из точечных источников из мест, где обрабатываются продукты. Несколько исследований также предполагают возможное распространение BFR в морской среде, а также в воздухе в результате испарения [41, 42, 43].

Исследования показали, что уровни ПБДЭ повышаются в морской среде [44], а также в грудном молоке, жировой ткани и крови [45], что вызывает обеспокоенность из-за структурного сходства ПБДЭ с гормонами щитовидной железы [46]. Отчеты об исследованиях содержания ПБДЭ в сале кашалота предполагают, что эти вещества проникли в пищевую цепь в открытом море вдали от первичного источника [38]. Измерения на тюленях из Северного и Балтийского морей показывают, что прибрежная фауна также подвержена значительному воздействию ПБДЭ.ПБДЭ также был обнаружен в рыбе из Балтийского моря. Измерения птиц, тюленей и китов из Арктики и Фарерских островов также показывают, что бромированные антипирены далеко распространились в окружающей среде [47]. Финское исследование показывает, что концентрация увеличивается с возрастом, что соответствует свойствам веществ [48].

Большинство бромированных антипиренов обладают низкой острой токсичностью. Тем не менее, в экспериментах на животных было показано, что некоторые ПБДЭ в низких концентрациях оказывают вредное воздействие на печень, щитовидную железу и плод.Некоторые ПБДЭ могут также вызывать гормональный дисбаланс через щитовидную железу и, следовательно, подозреваются в нарушении развития нервной системы плода [49–51]. Из-за сходства биохимических и токсикологических эффектов ПБД, ПБДЭ и полихлорированного бифенила (ПХБ) могут возникать аддитивные эффекты.

ДЕКА считается проблематичным, поскольку было обнаружено, что декабромдифенил входит в пищевую цепь человека [52]. В то время как галогенированные антипирены, такие как декаБДЭ, постепенно выводятся из обращения на рынке из-за проблем, связанных с окружающей средой и здоровьем, в настоящее время разрабатываются эффективные альтернативы, и конечные пользователи их заменяют.В следующей таблице представлены проблемы со здоровьем, связанные с распространенными галогенированными соединениями.

Проблемы со здоровьем и влияние обычных галогенированных антипиренов

1: Стойкий, способный к биоаккумуляции и токсичный
2: Очень стойкий и очень способный к биоаккумуляции

Мировое законодательство без галогенов

Поскольку химические свойства галогенированных соединений могут нанести вред людям, животным и окружающей среде, многие из них подпадают под действие директивы Европейского Союза об ограничении использования опасных веществ (RoHS).Цель директивы — регулировать и ограничивать производителей электроники в производстве и использовании определенных опасных материалов [53]. Например, полибромированные бифенилы (PBB) и полибромированные дифениловые эфиры (PBBE) были запрещены RoHS [54]. RoHS строго соблюдается по всей Европе, при этом производители сталкиваются с множеством штрафов за несоблюдение, включая штрафы, конфискованные товары и потерю прав производителей на продажу товаров в ЕС [55]. Кроме того, RoHS распространяется на компании за пределами Европы, поскольку поставщики производителей из ЕС и производителей из стран, не входящих в ЕС, которые продают на рынок ЕС, должны соблюдать правила, иначе возникнет риск наказания.Например, Palm, Inc. и Apple Computer, Inc., обеим были вынуждены убрать продукты с рынка ЕС из-за несоответствия их продуктов RoHS в разное время [56]. В следующей таблице приведены ограничения на использование галогенированных материалов в различных странах.

Мировое законодательство по галогенированным материалам

ПБД: полибромированные дифенилы; ПБДЭ: полибромированные дифениловые эфиры

ПХБ: полихлорированные бифенилы; PCT: полихлорированные терфенилы

КЦХП: хлорированные парафины с короткой цепью

ГБЦД: гексабромциклододекан

Безгалогенные антипирены

Основное применение эпоксидных смол — герметики, печатные платы, композиты и адгезивы [25].Ламинатные материалы для печатных плат должны отвечать множеству механических и электрических требований, а также быть огнестойкими. Бромированные реакционноспособные соединения, такие как ТВБА, обладают достаточной огнестойкостью в ламинатах на основе стеклоткани класса FR-4. Однако эти хорошо зарекомендовавшие себя антипирены были запрещены в июле 2006 г. [26]. Поэтому производителям необходимо найти альтернативные ламинаты с безгалогенной огнестойкой системой, отвечающей требованиям.

Безгалогенные антипирены (HFFR) быстро разрабатывались с 1970-х годов [28,57-59] для удовлетворения растущих потребностей в защите окружающей среды.До сих пор разрабатывались безгалогенные огнестойкие CCL (плакированные медью ламинаты) с высокой температурой стеклования (Tg) [60], [61] и хорошими механическими свойствами [62] — [64]. Современные безгалогенные CCL в основном основаны на DOPO. Moreever, было разработано несколько модификаций DOPO, которые поступают в продажу либо в виде чистого вещества, либо в виде эпоксидных смол, модифицированных фосфором.

Химия эпоксидных смол по-прежнему является предпочтительной основой для приложений CCL. Безгалогенные и фосфорсодержащие эпоксидные смолы уже заняли безгалогенный рынок.Количество модификаций DOPO и поставщиков смол, модифицированных фосфором, значительно увеличилось и предлагает широкий выбор для производителей CCL. Другие компоненты, такие как наполнители (например, SiO2, тригидрат оксида алюминия и тальк) и новые ускорители или отвердители, позволяют разрабатывать безгалогенные составы, соответствующие различным свойствам улучшенных электрических (низкие потери, высокая частота) или механических свойств ( низкий коэффициент теплового расширения (КТР), более высокая термическая стабильность). Эти новые материалы делают безгалогенные альтернативы более привлекательными для производителей оригинального оборудования в новых потребительских товарах.

Эпоксидные смолы с галогенированными антипиренами могут выделять ядовитые и коррозионные газы и даже супертоксичные дибензодиоксины и дибензофураны [65], [66]. Поэтому применение антипиренов, не содержащих галогенов, широко исследуется. Антипирен следует тщательно выбирать не только из-за эффективности огнестойкости, но и из-за его влияния на общие свойства полимерной системы. При определении возможных антипиренов, не содержащих галогенов, следует также учитывать два аспекта: механизм огнестойкости и способы взаимодействия в полимерной системе.

Механизм огнестойкости может быть физическим или химическим. Возможные физические взаимодействия антипирена включают охлаждение полимера ниже температуры горения, формирование слоя полукокса над полимером для исключения кислорода в системе (вспучивание) и разбавление количества топлива в системе за счет присутствия инертного материала. Химическое взаимодействие включает механизмы, происходящие в газовой фазе, препятствующие и запрещающие продолжение процесса горения, а также механизмы, возникающие в твердой фазе, которые могут либо разрушить полимер, либо химически образовать углеродный слой на поверхности.В общем, химические взаимодействия оказались наиболее эффективными для огнестойкости.

Другое соображение — это добавка или реактивное взаимодействие антипирена с полимерной системой. Взаимодействие антипирена с полимерным материалом влияет не только на свойства полимера, но также на обработку и окружающую среду. Реактивные антипирены химически встраиваются в структуру полимера и, таким образом, обеспечивают стабильную структуру по огнестойкости и свойствам материала.ДОПО является примером антипирена на основе фосфора. Добавки антипиренов вводятся механическими средствами и должны быть равномерно распределены в системе. В целом, антипирены, не содержащие галогенов, можно разделить на три основных химических семейства.

Согласно отраслевому исследованию рынка [67], тригидрат оксида алюминия (ATH) был наиболее популярным антипиреном и составлял почти треть потребления на мировом рынке. Ожидается, что ATH будет доминировать на рынке до 2018 года.С другой стороны, антипирены на основе фосфора продемонстрировали самый быстрый рост рынка среди всех антипиренов с учетом как стоимости, так и рабочих характеристик [68]. В результате рынок антипиренов на основе фосфора обогнал рынок бромированных антипиренов и стал вторым на рынке в 2015 году. Этот самый быстрый рост антипиренов на основе фосфора сохранится до 2020 года. Кроме того, гидроксид магния (MDH) ) и меламин также являются многообещающими безгалогенными антипиренами из-за их роста на рынке выше среднего.Однако галогенированные антипирены с менее опасными эффектами все еще будут в некоторой степени разделить рынок.

Несмотря на историческое использование галогенированных материалов, электронная промышленность в последние годы все больше осознает проблемы защиты окружающей среды, и поэтому материалы, не содержащие галогенов, становятся все более популярными. Использование антипиренов для безгалогенных систем, таких как антипирены на основе фосфора, увеличилось за последние 20 лет. Однако обеспечение надежности компонентов, в которых используются антипирены, не содержащие галогенов, становится проблемой для промышленности, поскольку прочность и термостойкость этих компонентов могут быть ниже, чем у обычных компонентов.

Фосфорсодержащие соединения являются перспективными в безгалогенных и огнестойких применениях эпоксидных смол [69] — [71]. Радикалы H + и OH– реагируют с радикалом PO– и HPO, образующимся при пиролизе фосфорсодержащего антипирена, чтобы снизить энергию пламени в газовой фазе. С другой стороны, радикал PO– и HPO обычно превращаются в полифосфорную кислоту в твердой фазе во время разложения. Эта реакция катализирует образование защитного углеродного слоя, который обладает высокой термической стабильностью и замедляет дальнейшее разложение полимерных цепей.

Сегодня происходит переход к производству безгалогенной электроники [72]. Ламинаты были изготовлены таким образом, потому что при сжигании ПХБ потенциально образуется диоксин, если это не контролируется должным образом. Бисфенол А используется в качестве предшественника при производстве традиционной эпоксидной смолы FR-4. Добавление 10% бромированного бисфенола A в эпоксидную смолу, отвержденную дициандиамидом (DICY), может привести к образованию тетрабромбисфенола A (TBBPA). Функция бромированного бисфенола A заключается в обеспечении защиты от воспламенения.Тот же самый антипирен также используется в эпоксидных смолах, отверждаемых PN (фенол-новолак). Однако бромированный материал удаляется в ламинатах, не содержащих галогенов (HF) [73], и заменяется гидроксидами металлов, такими как гидроксиды алюминия и магния, которые выделяют водяной пар при нагревании [74]. Эпоксидная смола, легированная фосфором, также замедляет горение, обугливая полимер во время воспламенения [75].

Антипирены на основе фосфора

Фосфорные соединения считаются основной альтернативой огнестойким материалам для замены галогенидов в ПХД.Однако материалы, не содержащие галогенов, не так эффективны, как галогениды. Чтобы соответствовать критерию UL94 V-0, количество соединений фосфора в печатных платах существенно увеличивается, что делает безгалогенные печатные платы более хрупкими, чем традиционные печатные платы [30], [76].

Механизм антипирена действует в основном в твердой фазе полимера, удаляя воду и создавая богатый углеродом уголь на поверхности полимера. Этот механизм обычно может генерировать очень низкую плотность дыма и не выделять в газовую фазу коррозионные, кислые газы (например, HCl или HBr для галогенированных антипиренов).По весу фосфор также более эффективен, чем бром. Например, UL 94 V-0 может быть достигнут при содержании фосфора от 2,5 до 4%.

DOPO, OPS, APP и PEPA (показанные на следующем рисунке [77]) служат в качестве антипиренов в эпоксидных смолах. Цель их использования — изучить влияние фосфора на огнезащитную эффективность эпоксидных смол. ДОПО обладает высокой термической стабильностью, хорошей стойкостью к окислению и хорошей водостойкостью [78] — [81]; это популярный фосфорсодержащий антипирен, который может вступать в реакцию с эпоксидным мономером.Сообщалось об использовании ДОПО или его производных в качестве антипирена для эпоксидных смол [82] — [85]. Кроме того, вспучивающиеся антипирены (IFR) рассматриваются как еще один многообещающий материал из-за их низкой токсичности, дымности, отсутствия галогенов и высокой эффективности [86] — [88]. Например, полифосфат аммония (APP) является обычным IFR. Кроме того, бициклические фосфаты в клетках привлекли внимание среди фосфорорганических антипиренов, и многие исследования были сосредоточены на них [89].Бициклические фосфаты в клетках и их производные могут служить эффективными IFRs или агентом обугливания в некоторых полимерах [89,90]. PEPA (1-оксо-4-гидроксиметил-2,6,7-триокса-1-фосфабицикло [2.2.2] октан) также представляет собой реактивный фосфорсодержащий FR с безгалогенными антипиренами.

Типичные химические структуры антипиренов

Влияние на производительность

Следующие свойства материала считаются критическими для производительности и надежности печатных плат, включая поглощение влаги, температуру стеклования (Tg), коэффициент теплового расширения (CTE), температуру разложения (Td) и время до расслоения (T-260 и Т-288).Поскольку армирующее стекло с трудом впитывает влагу, диффузия влаги происходит только через эпоксидную смолу. Эпоксидные смолы также могут поглощать различную влагу. Более того, различное соотношение стекло / смола в конструкциях печатных плат приведет к различным концентрациям влаги и максимальным значениям влагопоглощения. В заключение, характеристики влагопоглощения материалов для печатных плат могут варьироваться в зависимости от типа эпоксидной смолы, конструкции и содержания эпоксидной смолы / волокна [91].

Поскольку безгалогенные материалы отличаются физически (наполнитель) или химически (матричная структура) от своих галогенированных аналогов, ожидается, что рабочие характеристики и надежность между безгалогенными и галогенированными материалами также будут разными.Многие исследования показали преимущества и недостатки различных безгалогенных материалов. Поэтому системы герметика и печатных плат необходимо отрегулировать или модернизировать, чтобы они соответствовали техническим требованиям ожидаемых приложений [92]. Например, пиковая температура процесса бессвинцового оплавления на 30-40 ° C выше, чем у процесса оловянно-свинцового процесса. Более высокая температура может вызвать проблемы в процессе, вызванные несоответствием КТР и влажностью. Кроме того, с точки зрения производства, технологичность и формуемость также следует принимать во внимание при выборе материалов, не содержащих галогены.

На производительность и надежность печатных плат может во многом влиять поглощение влаги [93]. В процессе производства печатных плат влага может поглощаться препрегами из эпоксидной смолы / стекловолокна в результате влажных процессов или из среды хранения [94]. Местами, содержащими влагу, могут быть эпоксидные смолы, поверхности раздела смола / стекловолокно, а также микротрещины или пустоты внутри печатной платы. Влага может привести к межфазному расслаиванию препрег / медь, внутренним коротким замыканиям из-за миграции металла (проводящая анодная нить) и снижению температуры стеклования [95].Более того, влага может значительно расшириться при более высокой температуре процесса и вызвать дефекты вспенивания герметиков. Влага также может влиять на электрические свойства печатной платы, увеличивая ее диэлектрическую проницаемость, чтобы снизить скорость переключения электрических цепей и увеличить время распространения сигнала [96].

Механические свойства Performance

Альтернативы, не содержащие галогенные огнестойкие (HFR), не лишены проблем при использовании в печатных платах. Ламинатные материалы для печатных плат, не содержащие HFR, могут отрицательно повлиять на производство, обращение и характеристики продукта.Исследования показали, что применение ламинатов HFR может привести к снижению характеристик электрической системы из-за более высоких диэлектрических постоянных, чем у широко используемых в настоящее время материалов FR-4 [34]. Более высокие диэлектрические постоянные могут вызвать увеличение хрупкости и снижение прочности на отслаивание из-за изменения характеристик эпоксидных материалов печатных плат [34]. Температуры стеклования и влагопоглощение могут изменяться в разных направлениях, что приводит к непредсказуемым результатам [34].Кроме того, по мере увеличения количества слоев печатной платы возрастают перечисленные выше проблемы с производительностью. Однако, несмотря на некоторые недостатки, связанные с ПХБ без HFR, они превосходят галогенированные ПХБ во многих областях. Например, спецификации поставщиков показывают, что печатные платы без HFR часто имеют более низкий CTE, более длительные T-260 и T-288 раз и более высокую температуру Td [97].

В настоящее время большинство ламинатов, плакированных медью, изготавливают из бромированных антипиренов, которые представляют опасность для окружающей среды, или фосфорсодержащих смол.Фосфорсодержащие смолы оказались удовлетворительной альтернативой галогенированным продуктам, но они обладают очень высокой степенью водопоглощения. В результате ухудшается их химическая стойкость. Следовательно, существует спрос на продукты с меньшим содержанием фосфора. В других отчетах приводятся дополнительные данные о надежности и характеристиках материалов для печатных плат, не содержащих галогенов. В отчете iNEMI [34] проанализирована технологическая готовность, возможности поставок и характеристики надежности безгалогенных материалов, а также проанализирована возможность перехода производителей компьютеров на безгалогенные материалы.В другом отчете iNEMI [98] говорится, что ни один из протестированных материалов, не содержащих галогены, не соответствовал исходному уровню FR-4. Они наблюдали, как правило, более высокие значения Dk (эффективная диэлектрическая проницаемость) и более низкие значения Df (эффективный тангенс угла потерь) для материалов, не содержащих галогены, по сравнению с исходным материалом. Различия в свойствах и характеристиках безгалогенных материалов будут зависеть от конструкции и требований продуктов, в которые они включены.

Дополнительные исследования показали, что безгалогенные печатные платы подвержены двум специфическим дефектам: заеданию и дефекту «голова в подушке».Удаление галогенов может привести к образованию трещин, которое описывается как «неполное слияние паяльной пасты, оставляющее шероховатую неровную поверхность» [97]. Поскольку удаление галогенов может привести к изменению КТР печатной платы, их удаление, в свою очередь, может привести к дефекту «голова в подушке» [97]. Захват и дефект «голова в подушке» создают проблему для производителей паяльной пасты при производстве безгалогенных паяльных паст, которые работают так же хорошо, как современные галогенированные материалы [97]. Кроме того, галогены используются в паяльных пастах и ​​флюсах.В том же исследовании было показано, что удаление галогенов может отрицательно повлиять на смачивание и коалесценцию. Таким образом, удаление галогенов из этих материалов напрямую повлияет на процесс сборки печатной платы [97]. Многие исследования показывают, что безгалогенные печатные платы менее надежны, чем галогенированные печатные платы, потому что безгалогенные материалы часто более жесткие. Эта жесткость может негативно повлиять на процесс сверления во время изготовления печатной платы, при этом оценки показывают, что срок службы сверла может быть снижен на целых 25% [97].

Electronic Properties Performance

Помимо влияния на механические характеристики / надежность печатных плат, безгалогенные материалы также влияют на электрические свойства печатных плат. На диэлектрическую проницаемость, а также на коэффициент рассеяния влияют галогенированные / не содержащие галогены материалы; оба эти свойства влияют на целостность сигнала. Другой проблемой, связанной с электрическими характеристиками, связанной с заменой галогенированных материалов, являются электрические свойства антипиренов, не содержащих галогенов.Были разработаны безгалогенные заменители обычного огнестойкого FR-4, но разница в электрических характеристиках и критических электрических свойствах может сделать конструкции высокоскоростной шины, такие как DDR3 и PCIe, более дорогими, чтобы компенсировать эту разницу в свойствах. . Наиболее очевидной проблемой, связанной с этим различием свойств, является увеличение диэлектрической проницаемости безгалогенных диэлектрических материалов. Безгалогенные материалы обычно имеют значение диэлектрической проницаемости на частоте 1 ГГц в диапазоне от 4.5 и 5.5; Значения диэлектрической проницаемости FR-4 ближе к верхним тройкам. В результате увеличенной диэлектрической проницаемости платам требуется более толстый диэлектрический слой для создания необходимого импеданса; эти более толстые диэлектрические слои приводят к дополнительным проблемам, таким как увеличение перекрестных помех и снижение производительности шины [98].

Проблемы надежности

Образование проводящей нити (CFF) считается одним из основных механизмов разрушения стекловолоконных эпоксидных ламинатов печатных плат, поскольку оно может вызвать внезапное падение сопротивления изоляции между проводниками печатных плат.CFF — это электрохимический процесс, который включает перенос металла через неметаллическую среду под действием приложенного электрического поля [99]. Более того, на формирование токопроводящей нити могут влиять следующие факторы, включая температуру, влажность, напряжение, сырье для ламината, параметры изготовления печатной платы и расположение проводников в печатной плате [100]. Среди этих факторов больше всего влияет сырье на CFF. Однако параметры изготовления, включая применяемые химические вещества, параметры ламинирования и параметры сборки, также показывают склонность печатных плат к отказу из-за CFF.

С расширением рынка экологически чистой электроники, растущим беспокойством по поводу окружающей среды и здоровья и широким переходом на бессвинцовую и безгалогенную электронику новые материалы для печатных плат будут выдерживать более высокую температуру оплавления во время бессвинцовой пайки. процесс. Эта более высокая температура может вызвать расслоение стекловолокна и эпоксидной смолы, чтобы обеспечить пространство для CFF. Расслоение между стекловолокном и эпоксидной смолой также может быть вызвано несоответствием коэффициента теплового расширения (КТР), который КТР стекловолокна и эпоксидной смолы равен 5.5 ppm / ° C и 65 ppm / ° C при изменении температуры. Возможные места для CFF — сквозное отверстие (PTH) в PTH, PTH в плоскости и трассировка для трассировки. Предыдущие исследования отказов печатной платы с помощью CFF показали, что проводящая нить имеет тенденцию расти вдоль отслоенной границы раздела между стекловолокном и эпоксидной смолой. В исследовании Welster et al. [101] также сообщается, что сопротивление CFF резко снижается после воздействия на ПХБ теплового удара или многократных процессов оплавления.

Turbini et al.[102] обсуждали взаимосвязь между температурой процесса и отказами, вызванными CFF в 2000 году. Они обработали испытательные транспортные средства, которые были стандартными тестовыми образцами IPC-B-24, водорастворимым флюсом при температуре обработки 201 и 240 °. C для наблюдения за влиянием на отказы, вызванные CFF. Эти температуры обработки были определены в соответствии с условиями пайки волной для традиционного эвтектического припоя и типичного бессвинцового припоя соответственно. Они заметили, что случаи отказов, вызванных CFF, были значительно выше для транспортных средств при температуре обработки 240 ° C.Они пришли к выводу, что большее количество отказов транспортных средств было вызвано обширной диффузией полигликолей при более высокой температуре пайки. Период времени, в течение которого плита будет выше ее Tg, определил количество абсорбированного полигликоля в эпоксидной смоле, поскольку процесс диффузии следует поведению Аррениуса. Более того, более высокая температура пайки также вызывает большие тепловые деформации на платах из-за несоответствия КТР стекловолокна и эпоксидной смолы.

Из-за перехода на бессвинцовую электронику температура обработки бессвинцовой пайки выше, чем при традиционной эвтектической пайке.Например, пиковая температура процесса оплавления для типичных бессвинцовых припоев, включая сплавы Sn / Ag / Cu и Sn / Ag, примерно на 40 ° C выше, чем у традиционного эвтектического припоя (Sn63 / Pb37) [103]. Исследования, проведенные учеными из Национальной физической лаборатории [104] в 2004 г., заставили задуматься о росте CFF. Они изучили тепловые эффекты, включая термический удар и бессвинцовое оплавление, на рост CFF в различных типах печатных плат. Они пришли к выводу, что влияние теплового удара было незначительным, но температура оплавления повлияла на рост CFF.CFF быстрее рос на печатных платах, которые испытали более высокую температуру оплавления. Результаты привели к предположению, что отказы, вызванные CFF, были вызваны химическим или физическим разрушением, в то время как температура обработки была выше критического значения, а не несоответствие CTE.

Кроме того, Суд и Пехт [105] провели эксперименты с различными типами печатных плат при пиковых температурах процесса оплавления 217 ° C и 243 ° C, чтобы наблюдать рост CFF. ПХД были предоставлены двумя поставщиками с тремя значениями Tg, включая поставщика A (Tg 180 ° C), поставщика A (Tg 170 ° C), поставщика B (Tg 170 ° C) и поставщика B (Tg 150 ° C, галоген -свободный).Все образцы от поставщика B, включая Tg 170 ° C и Tg 150 ° C, подвергались эвтектическим или бессвинцовым процессам оплавления, и все они вышли из строя после испытаний. С другой стороны, печатные платы того же типа, не подвергшиеся процессу оплавления, не выдержали испытания меньшего количества образцов после того же тестирования. Однако только печатные платы, не содержащие галогенов, вышли из строя после испытаний, независимо от условий оплавления, в которых они работали, включая отсутствие оплавления, эвтектического оплавления и бессвинцового оплавления. В заключение, более высокая пиковая температура процесса бессвинцового оплавления в сочетании с безгалогенными материалами с более низкой Tg может повлиять на сопротивление CFF и затем увеличить вероятность отказов печатных плат.

В 1979 году и Lahti et al. [99] и Lando et al. [100] провели эксперименты по характеристике CFF. Они обнаружили незначительное ухудшение сопротивления изоляции или его отсутствие во время процесса контроля, но сопротивление, очевидно, уменьшалось во время отказов. Согласно их исследованиям, прогнозирование отказов, вызванных CFF, затруднено путем контроля сопротивления изоляции проводников. Более того, они обнаружили, что одним из механизмов роста CFF является то, что проводящее соединение меди с анода проникает в границу раздела между стекловолокном и эпоксидной смолой под смещенной электрохимической активностью.Они также обнаружили, что время до отказа резко уменьшилось, когда расстояние между проводниками было менее 5 мил. В исследовании Ландо и др. [100] они пришли к выводу, что восприимчивость печатных плат к CFF варьируется в зависимости от конфигурации проводника, причем самой слабой конфигурацией является комбинация дырок с дырками. Кроме того, они также сообщили, что сопротивление CFF было выше при переплетении под углом 45 градусов, чем при переплетении под углом 90 градусов. Таким образом, предложенные ими стратегии смягчения последствий заключались в добавлении богатых смолой областей между слоями стекловолокна и проводника с использованием ламинатов Traizine и повышении прочности связи на границе раздела между стекловолокном и эпоксидной смолой.

В соответствии с тенденцией к увеличению плотности упаковки расстояние между проводниками становится все меньше. Например, с 2014 года расстояние между краями PTH приблизилось к 2 мил [106]. Таким образом, вероятность отказов печатных плат, вызванных CFF, также увеличивается. В сочетании с растущей плотностью упаковки короткое замыкание, вызванное CFF, становится большой проблемой при использовании электроники в неконтролируемой среде. Кроме того, введение бессвинцовых припоев также увеличивает риски отказов, вызванных CFF, из-за более высоких температур обработки.

В 1989 году Augis et al. [107] указали, что CFF не возникнет, пока относительная влажность была ниже порогового значения. Модели линейного ускорения, которые применялись для прогнозирования надежности плат, могли выйти из строя, если порог не был определен. Например, плата может быстро выйти из строя в среде с высокой влажностью, но нормально работает в течение приемлемого периода времени при номинальных условиях эксплуатации. Более того, тесты надежности не показали разницы в количестве отказов, вызванных CFF, между новыми и старыми платами.Однако количество отказов, вызванных CFF, значительно увеличилось во время ступенчатых стресс-тестов, когда относительная влажность была выше определенных уровней. С другой стороны, в 1994 году Rudra et al. [108] провели тесты надежности с использованием трех типов печатных плат с различными слоистыми материалами, включая FR-4, бисмалеимидтриазин (BT) и цинатный эфир (CE), для наблюдения отказов, вызванных CFF. Они сообщили, что материалы BT и CE показали более низкое влагопоглощение, поэтому отказы, вызванные CFF, были ниже у печатных плат BT и CE, чем у печатных плат FR-4.Они также указали, что время выхода из строя CFF увеличилось после нанесения конформного покрытия и паяльной маски, что означает, что сопротивление токопроводящей нити было увеличено для этих покрытых печатных плат. В дополнение к типу ламинатных материалов, количество влагопоглощения в эпоксидной смоле может также вызвать расслоение на границе раздела между стекловолокном и эпоксидной смолой во время испытаний на температуру / влажность, поскольку набухание и усадка эпоксидных смол создает нагрузки на интерфейс [109].Кроме того, температура стеклования (Tg) ламинатных материалов также может быть снижена за счет поглощения влаги, а затем. Таким образом, эти материалы легче повредить избыточным термическим напряжением [110], [111]. Если между стекловолокном и эпоксидной смолой образуется расслоение или микротрещины, образование не будет обратимым. Следовательно, необходимо заново определить порог относительной влажности для ламинатных материалов перед нанесением не содержащих галогенов антипиренов в печатные платы.

Анализ отказов CFF иногда выявлял элементы, связанные с нитью накала, включая хлор, бром или серу. Считалось, что источником этих элементов являются производственные процессы. В 1996 году Ready et al. [112] предположили, что повышенный уровень бромида в месте разрушения CFF будет происходить из-за производственных процессов, а не из-за плат. HBr, содержащийся во флюсе, рассматривался как источник бромида при исследовании проблемного периода.В процессе пайки считалось, что бромид диффундирует через несколько слоев печатных плат. Кроме того, флюсы, включающие определенные полигликоли, демонстрируют склонность к росту CFF, поскольку полигликоли будут увеличивать поглощение влаги в слоистых материалах.

Влияние использования безгалогенных антипиренов в печатных платах на отказы, вызванные CFF, недостаточно изучены. Сообщается разная информация об устойчивости к CFF. В то время как в некоторых исследованиях сообщалось, что безгалогенные ПХБ проявляли лучшую устойчивость к росту CFF, другие показали, что безгалогенные ПХБ имели более низкую устойчивость к росту CFF.Эта неубедительная информация вызывает опасения по поводу применения безгалогенных материалов в приложениях, критичных к надежности. Таким образом, необходимы более всесторонние исследования, чтобы понять влияние использования безгалогенных материалов [97].

Влияние влаги на тепловые свойства безгалогенных и галогенированных слоистых материалов для печатных плат

В исследовании Ма и др. [93] были протестированы четыре материала ПХБ — два безгалогенных (A и C) и два галогенированных (B и D).Эти ламинаты были приобретены у двух производителей (A и B у производителя I, и C и D у производителя II). Свойства ламината показаны в следующей таблице в соответствии с их техническими данными.

Свойства испытуемого материала (лист данных)

Методы испытаний и оборудование, используемые для измерения свойств, перечислены в следующей таблице. Процедуры измерения для каждого свойства обсуждаются в следующих рукописях.

Методы измерения

1) CTE: CTE ламинатной системы — это частичное изменение линейных размеров в зависимости от температуры.В z-CTE преобладает система смол, тогда как в CTE в плоскости преобладает стеклоткань. z-CTE влияет на механизмы разрушения, такие как растрескивание и расслоение цилиндра, а CTE в плоскости (деформация / заполнение) влияет на разрушения паяных соединений при сдвиге.

В этом исследовании были испытаны три образца каждого материала, каждый размером примерно 6,35 × 6,35 мм. Образцы были отполированы для обеспечения параллельности кромок, а медная оболочка протравливалась раствором сульфата натрия.КТР слоистых материалов в направлении z-КТР измеряли с помощью термомеханического анализатора Perkin – Elmer (ТМА) (Pyris TMA 7). ТМА нагревает образец от 30 ° C до 200 ° C со скоростью линейного изменения 10 ° C / мин. ТМА измерял z-CTE, отслеживая изменение толщины образца. У ламината один z-CTE ниже его Tg, а другой выше его Tg, каждый из которых был измерен по результатам ТМА. Типичный график измерения z-CTE показан на следующем рисунке.

2) Температура стеклования (Tg): Температура стеклования (Tg) системы смол — это температура, при которой материал переходит из жесткого и стеклоподобного состояния в эластичное и эластичное состояние из-за обратимого разрушения Ван-дер-Ваальсовы связи между молекулярными цепями полимера.Некоторые свойства, такие как тепловое расширение, модуль Юнга, теплоемкость и диэлектрическая проницаемость, претерпевают изменение примерно при Tg. Следовательно, очень важно определить температуру стеклования в условиях окружающей среды и влажности, чтобы определить температурный диапазон, в котором эти системы могут использоваться без ухудшения их свойств при рабочей температуре.

Были испытаны по три образца каждого типа материала весом 15–30 мг каждый.Края были сглажены, заусенцы были удалены шлифовкой, а медная оболочка была стравлена ​​с использованием раствора сульфата натрия. Tg измеряли с помощью дифференциального сканирующего калориметра Perkin – Elmer (DSC) (Pyris 1 DSC). Образцы подвергали температурному сканированию от 30 ° C до 200 ° C со скоростью 20 ° C / мин. При Tg теплоемкость материала изменяется, и это фиксируется ступенчатым переходом на кривой измерения DSC. Tg определяется как средняя точка ступенчатого перехода (через которую изменяется теплоемкость материала) на графике измерения DSC (следующий рисунок).

График измерения температуры стеклования

3) Температура разложения (Td): Температура разложения (Td) — это температура, при которой система смол подвергается необратимому физическому и химическому разложению с термическим разрушением поперечных связей, что приводит к потере веса материала. Были испытаны по два образца каждого типа материала массой 10–20 мг каждый.Края были сглажены, заусенцы удалены шлифовкой, а медная оболочка стравлена. Td измеряли с помощью термогравиметрического анализатора (ТГА) (Shimadzu TGA 50). Образцы подвергали температурному сканированию от 25 ° C до 550 ° C со скоростью 10 ° C / мин. Изменение веса образца было получено как функция температуры, и Td регистрировали при потере веса 2% и 5% по сравнению с весом образца при 50 ° C.

4) Время до расслоения (T-260, T-288): Время до расслоения — это время, необходимое слоистому материалу для расслоения (определяемого как разделение между слоями препрегов и сердечников с медным покрытием в многослойной структуре), когда подвергается постоянной температуре.Температура 260 ° C (T-260) используется в промышленности в качестве показателя для оценки совместимости ламинатов с бессвинцовыми процессами. Время расслоения T-288 обеспечивает более подходящий уровень производительности, учитывая температуру процесса, необходимую для бессвинцовой пайки. Оба параметра были протестированы в этом исследовании. Четыре образца, каждый размером 6,35 × 6,35 мм, были протестированы с использованием ТМА (Pyris TMA 7). Образцы подвергали температурному сканированию от 25 ° C до 260 ° C или 288 ° C со скоростью 10 ° C / мин, а затем выдерживали при 260 ° C или 288 ° C до необратимого изменения толщины образца. наблюдалось или прошло 30 минут, в зависимости от того, что наступит раньше [113].Время до расслаивания определяли как время между началом изотермы (260 ° C или 288 ° C) и началом отслоения.

I — Поглощение и десорбция влаги

Концентрация влаги в ламинате увеличивается со временем воздействия и приближается к равновесию через несколько дней при воздействии влажной среды. Время достижения равновесия зависит от толщины ламината и температуры окружающей среды. Предполагалось, что образцы ламината были относительно тонкими.Таким образом, диффузия от краев ламината была незначительной. Распространение влаги в слоистых материалах подчиняется одномерному уравнению Фика. Для диффузии Фика в ламинате с толщиной, экспонированной с обеих сторон одной и той же окружающей среде, влажность Mt в момент времени t определяется следующим выражением:

где M∞ — это равновесное содержание влаги, а D — коэффициент диффузии, или коэффициент диффузии, выраженный в квадрате длины в единицу времени [96]. Диффузия влаги будет происходить только через эпоксидную смолу, так как армирующее стекло с трудом впитывает влагу.Эпоксидные смолы также могут поглощать различное содержание влаги; Кроме того, различное соотношение стекло / смола между различными конструкциями печатных плат приведет к различным концентрациям влаги и максимальным значениям влагопоглощения. В результате характеристики влагопоглощения материалов для печатных плат будут зависеть от типа эпоксидной смолы, конструкции и содержания эпоксидной смолы / волокна [114].

Молекулы воды, абсорбированные эпоксидной смолой, можно классифицировать как связанную воду или свободную воду [115], [116].Связанная вода задерживается на полярных участках и обычно связана с гидроксильными группами в эпоксидной сетке. Свободная вода скапливается в свободном объеме или в пустотах внутри эпоксидной смолы. Свободный объем полимерной смолы определяется как объем смолы без объема полимерных цепей или объем, обусловленный тепловыми колебаниями полимерных цепей. Связанная вода, которая была связана с гидроксильными группами в эпоксидной сетке, не выделялась в процессе обжига. В результате значения влажности купонов при температуре 85 ° C и относительной влажности 85% были выше, чем у купонов в условиях комнатного хранения после процесса выпечки, как показано на следующем рисунке:

Скорость десорбции влаги ламинатом при 105 ° C.

II — Поглощение и десорбция влаги

Значения z-CTE (ниже Tg и выше Tg) четырех ламинатов печатной платы с различным содержанием влаги нанесены на график и показаны на рисунке A. Области таблицы данных также показаны. На рис. B показаны кривые КТР образца A при различных условиях влажности. После выдержки образца A при температуре 85 ° C и относительной влажности 85% в течение 24 часов одна часть была предварительно кондиционирована в соответствии с методом испытаний IPC-TM-650 2.4.24, а затем был измерен CTE.Другая часть была протестирована без предварительной подготовки. Два результата по сравнению с контрольным набором нанесены на график и показаны на рис. B. На рис. C показаны кривые КТР четырех образцов, которые поглощали влагу при 85 ° C и относительной влажности 85% в течение различных периодов времени и затем подвергались предварительному кондиционированию в соответствии с IPC. -ТМ-650 2.4.24 метод испытания перед измерением.

Не было явной тенденции в значениях z-CTE, рассчитанных на основе данных ниже или выше области стеклования, как показано на рис.A. Однако было заметное отклонение на кривых z-CTE вокруг области стеклования, как показано на рис. B и C. Предварительная подготовка в соответствии с методами испытаний IPC может снизить влияние влаги на расширение по оси z. Однако набухание в области стеклования увеличивалось с увеличением содержания влаги, особенно в безгалогенном материале А, который впитал больше влаги, чем другие материалы в экспериментах по поглощению влаги.

Об этом свидетельствуют кривые КТР на рис.B, что было три фазы, каждая из которых показывает разную степень теплового расширения. В фазе 1 в расширении по оси z преобладала смола, и, следовательно, значения CTE ниже Tg были близки к значениям эпоксидной смолы (~ 60 ppm / ° C). На этапе 3 материал печатной платы расширялся, поскольку повышение температуры приводило к большей тепловой вибрации атомов в материале, и, следовательно, увеличивалось среднее расстояние между соседними атомами. Следовательно, материал печатной платы имел большую скорость расширения и становился более вязким выше Tg.На этапе 2 было два фактора, которые вызвали заметное отклонение значений z-CTE. Во-первых, влага вызвала набухание ламината печатной платы при температуре выше 100 ° C и увеличивалась по оси Z ниже исходной точки Tg. Во-вторых, вода действовала как пластификатор в эпоксидной системе, увеличивая вязкость эпоксидной смолы и приводя к снижению Tg. Следовательно, скорость расширения была большой ниже исходной точки Tg. В результате общее расширение ламината по оси z увеличивалось по мере увеличения содержания влаги в ламинате.

Рисунок A. Значения z-CTE образцов с различным содержанием влаги и областями таблицы данных.

Рисунок B. Кривые КТР образца A после выдержки при 85 ° C и относительной влажности 85% в течение 24 часов. Одна часть была предварительно кондиционирована методом IPC-TM-650 2.4.24 перед измерением по сравнению с частью без предварительной обработки и контрольным набором.

Рисунок C.Кривые КТР четырех образцов после выдержки при температуре 85 ° C и относительной влажности 85% в течение различного времени и последующей предварительной обработки в соответствии с методом испытаний IPC-TM-650 2.4.24 перед измерением.

III — Влияние влаги на Tg

Предыдущая работа показала, что поглощенная вода в эпоксидных материалах приводит к снижению температуры стеклования из-за пластифицирующего эффекта воды [117] — [120]. Результаты наших экспериментов ДСК доказали, что Tg образцов эпоксидной смолы действительно снижалась с увеличением влажности на ранних стадиях (примерно до 192 часов, за исключением образца D), как показано на рис.D. Однако Tg увеличилась на более поздних стадиях (после 192 часов, за исключением образца D) после длительного воздействия температуры 85 ° C и относительной влажности 85%. Чтобы убедиться, что на результаты этого эксперимента также влияет температурное воздействие, испытания Tg были повторены на образцах A и B, которые были погружены в кипящую воду. Кипящую воду использовали для увеличения скорости поглощения влаги образцом. Результаты показаны на рис. E.

Такие же тенденции были обнаружены в образцах A и B, когда они были погружены в кипящую воду.Результаты показывают, что Tg водонасыщенной эпоксидной смолы сильно зависит от времени воздействия и температуры. В то время, когда материалы, подвергнутые гигротермическому воздействию, почти достигают насыщения, снижение Tg является наибольшим. Однако после насыщения Tg начинает постепенно восстанавливаться. Более высокая температура погружения и более длительное время погружения вызывают большую степень восстановления Tg.

Уменьшение Tg эпоксидной системы обычно связано с захваченными пластификаторами.Вода обычно действует как пластификатор в эпоксидных системах, что приводит к снижению Tg. Увеличение Tg связано с увеличением плотности сшивки. Тепло облегчает химические реакции, которые приводят к сшиванию полимеров, увеличивая тем самым Tg. Согласно результатам Tg как при температуре 85 ° C и относительной влажности 85%, так и в кипящей воде, мы можем видеть, что на ранних стадиях испытуемые образцы поглощали больше влаги, Tg быстро снижалась, и влажность преобладала в тенденциях. На более поздних стадиях образцы были почти насыщенными, Tg увеличивалась со временем в тепловых условиях, а температура преобладала в тенденциях.Такое поведение также можно объяснить находками Чжоу и Лукаса [121]. Они утверждали, что поглощенные молекулы воды, образующие двойные водородные связи, вызовут увеличение Tg. Согласно их результатам, молекулы воды связываются с эпоксидными смолами посредством водородных связей. В эпоксидных смолах обнаружено два типа связанной воды. Типы связывания классифицируются как связывание типа I или типа II, в зависимости от различий в комплексе связывания и энергии активации. Эти два типа связанной воды совершенно по-разному влияют на изменение Tg.Связанная вода типа I разрушает первоначальную межцепочечную силу Ван-дер-Ваальса и водородные связи, что приводит к увеличению подвижности сегментов цепи и действует как пластификатор, тем самым снижая Tg. Напротив, связанная вода типа II способствует увеличению Tg в водонасыщенной эпоксидной смоле за счет образования вторичной сетки поперечных связей. Экспериментально определенные значения Tg представляют собой комбинированный эффект двух механизмов.

Рисунок D. Результаты Tg для четырех образцов после воздействия 85 ° C и 85% относительной влажности в течение разной продолжительности.

Рисунок E. Поглощение влаги и результаты Tg образцов A и B в кипящей воде.

IV — Влияние влаги на Td

Измерение температуры разложения проводили, подвергая образцы сканированию температуры от 25 ° C до 550 ° C в потоке азота при скорости нагрева 10 ° C / мин. Результаты измерения температуры разложения для четырех материалов, соответствующих потере веса 2% и 5%, нанесены на график и показаны на рис.F. После предварительной обработки в соответствии с IPC-TM-650 2.4.24.6 Td для образца, который был насыщен кипящей водой, не показал заметных изменений по сравнению с контрольным набором. Другими словами, влага не оказала очевидного влияния на Td после предварительной обработки в соответствии со стандартом IPC для всех материалов в этом исследовании. Кроме того, типичные кривые ТГА для четырех исследуемых материалов построены и показаны на рис. G. Галогенированные материалы (B и D) начали разлагаться при 370 ° C и 320 ° C, соответственно, и впоследствии подверглись быстрой деградации.Материалы B и D подверглись разложению от 2% до 5% в узком температурном диапазоне, чего не было в случае безгалогенных материалов (A и C). Безгалогенные материалы (A и C) испытали деградацию наклона, что указывает на то, что безгалогенные материалы имеют лучшую термическую стабильность, чем галогенированные материалы. Возможная причина в том, что безгалогенные и галогенированные материалы имеют разные системы эпоксидных смол, поскольку в них используются разные антипирены. Механизм пока не ясен.

Рисунок F. Результаты Td для четырех образцов после насыщения кипящей водой по сравнению с контрольным набором.

Рисунок G. Типичные кривые ТГА для четырех ламинатов.

V — Влияние влаги на время отслоения

Для этого испытания были приготовлены два набора образцов.Один набор был подготовлен и протестирован согласно IPC-TM-650 2.4.24 в качестве контроля. Другой набор был погружен в кипящую воду на десять дней. Вес каждого ламината измеряли до и после погружения с помощью аналитических весов. Толщина ламината измерялась цифровым штангенциркулем с минимальным отсчетом 0,01 мм. В этом испытании образец изменялся с 25 ° C до 260 ° C или 288 ° C со скоростью 10 ° C / мин и выдерживался при температуре 260 ° C или 288 ° C до тех пор, пока не наблюдалось необратимое изменение толщины образца или не прошло 30 минут. , в зависимости от того, что произошло раньше.Результаты показаны в следующей таблице.

Время до расслоения — это мера способности линии диэлектрического скрепления поглощать напряжения. Как мы видим, время до расслоения заметно уменьшилось, когда материалы A и D были погружены в кипящую воду и впитали около 1% влаги. Т-260 и Т-288 материала В немного снизились после поглощения 0,5% влаги. Материал C не показал никакого расслоения в течение 30 мин в контрольном наборе или в наборе для поглощения влаги.Ухудшение результатов измерения времени до расслоения показало, что поглощение влаги повлияло на линию склеивания.

Время до результатов расслоения для четырех образцов после поглощения влаги в кипящей воде по сравнению с контрольным набором.

1. Цветная таблица Менделеева для печати, НАУЧНЫЕ ПРИМЕЧАНИЯ. http://sciencenotes.org/printable-periodic-table/
2. Европейская ассоциация антипиренов, «Зачем использовать антипирены», Европейская ассоциация антипиренов, 2005.
3. С. О’Коннелл, А. Уитли, Дж. Беркитт, С. Чинг, А. Фонг, Т. Брейди и С. Таса, «Экологическая оценка безгалогенных печатных плат», DfE Phase II, Группа пользователей HDP International, Inc., Скоттсдейл, Аризона, стр. 1-17, 2004.
4. IPC Association Connecting Electronics Industries, «Белая книга IPC о безгалогенных материалах, используемых для печатных плат и сборок», IPC-WP / TR-584, 2003. Доступно по адресу: www.ipc.org/TOC/IPC-WP-TR -584.pdf
5. МЭК 61249-2-21: 2003, «Материалы для печатных плат и других соединительных структур. Часть 2-21: Армированные основные материалы, плакированные и не плакированные. Негалогенированные эпоксидные тканые многослойные листы из Е-стекловолокна определенной горючести» (испытание на вертикальное горение) ), медь », Международная электротехническая комиссия, 2003 г.
6. JPCA-ES-01-1999 «Метод испытаний для безгалогенных материалов», Японская ассоциация печатных плат, 1999.
7. Дж. Давиньон, «Командный проект iNEMI по материалам для печатных плат без HFR: исследование для выявления технологических ограничений, связанных с переходом на материалы для печатных плат без HFR», 2012 г.
8. «Стандарт воспламеняемости UL94», Underwriters Laboratories, 2017. http://www.ulttc.com/en/solutions/test-methods/combustion-fire/flammabil …
9. Дж. Давиньон и Р. Пфаль, «Переход отрасли на безгалогенные платформы», IDF2009 Форум разработчиков Intel, 2009 г.
10. П. Герра, М. Алаи, Э. Эльджаррат и Д. Барсело, «Введение в бромированные антипирены: коммерческие продукты, применение и физико-химические свойства», Справочник по химии окружающей среды, Springer, Vol. 16. С. 1–18, 2011.
11. Р. Э. Кирк, Д. Ф. Отмер, «Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера», Wiley, New York, 2007.
12. M. Alaee, P. Arias, A. Sjödin, Å. Бергман, «Обзор коммерчески используемых бромированных антипиренов, их применения, моделей их использования в разных странах / регионах и возможных способов выпуска», Environment International, Vol.29, No. 6, pp. 683–689, 2003.
13. П. О. Дарнеруд, «Токсическое воздействие бромированных антипиренов на человека и дикую природу», Environment International, Vol. 29, No. 6, pp. 841-853, 2003.
14. А. Ковачи, С. Вурсполс, Л. Рамос, Х. Нилс и Р. Бласт, «Последние разработки в области анализа бромированных антипиренов и бромированных природных соединений», Journal of Chromatography A, Vol. 1153, №№ 1–2, с. 145–171, 2007.
15. Р. Дж. Лоу, Д. Герцке, С. Харрад, С.Моррис, П. Берсудер и К. Р. Алчин, «Уровни и тенденции ГБЦД и БДЭ в окружающей среде Европы и Азии с некоторой информацией для других БАП», Chemosphere, Vol. 73, No. 2, pp. 223–241, 2008.
16. А. Ковачи, С. Воорсполс, М. Абу-Эльвафа, Абдалла, Т. Гинс, С. Харрад и Р. Дж. Лоу, «Аналитические и экологические аспекты огнестойкого тетрабромбисфенола-А и его производных», Журнал хроматографии A, Vol. 1216, № 3, с. 346–363, 2009.
17. Б.Шартель, А.И. Балабанович, У. Браун, У. Кнолль, Дж. Артнер, М. Чесельски, М. Деринг, Р. Перес, JKW Sandler, В. Альтштедт, Т. Хоффманн и Д. Поспих, «Пиролиз эпоксидных смол. и огнестойкость композитов на основе эпоксидной смолы, огнестойких с добавками 9,10-дигидро-9-окса-10-фосфенантрен-10-оксида », Journal of Applied Polymer Science, Vol. 104, No. 4, pp. 2260–2269, 2007.
18. X. Wang, Y. Hu, L. Song, WY Xing, HD Lu, P. Lv, and G. Jie, «Огнестойкость и механизм термического разложения композитов эпоксидных смол на основе DOPO-замещенного фосфорорганического олигомера», Polymer, Vol. .51, № 11, с. 2435–2445, 2010.
19. Х. Лю, С. Чжэн и К. Ни, «Морфология и термомеханические свойства органо-неорганических гибридных композитов, включающих эпоксидную смолу и неполностью конденсированный полиэдрический олигомерный силсесквиоксан», Macromolecules, Vol. 38, № 12, с. 5088–5097, 2005.
20. L. Qian, Y. Qiu, N. Sun, M. Xu, G. Xu, F. Xin и Y. Chen, «Путь пиролиза нового антипирена, созданного из фосфафенантреновых и триазин-трионных групп, и его огнестойкости. влияние на эпоксидную смолу », Разложение и стабильность полимера, Vol.107. С. 98–105, 2014.
21. W. Xu, A. Wirasaputra, S. Liu, Y. Yuan и J. Zhao, «Высокоэффективная огнестойкая эпоксидная смола, отверждаемая совместным отвердителем на основе DOPO», Polymer Degradation and Stability, Vol. 122, с. 44–51, 2015.
22. Дж. Брус, М. Урбанова и А. Страхота, «Эпоксидные сетки, армированные полиэдрическим олигомерным силсесквиоксаном: структура и сегментная динамика, как изучено методом твердотельного ЯМР», Macromolecules, Vol. 41, № 2, с. 372–386, 2008.
23. Р.Лю и X. Ван, «Синтез, характеристика, термические свойства и огнестойкость новой негорючей эпоксидной смолы на основе фосфазена», Polymer Degradation and Stability, Vol. 94, No. 4, pp. 617–624, 2009.
24. Л. Беккер, Д. Ленуар, Г. Матушек и А. Кеттруп «Термическое разложение безгалогенных огнестойких эпоксидов и поликарбоната на воздухе», Журнал аналитического и прикладного пиролиза, Vol. 60, No. 1, pp. 55–67, 2001.
25. М.Г. Печт, Л.Т. Нгуен, Э.Б. Хаким, «Микроэлектроника в пластиковом корпусе», Нью-Йорк: Джон Вили, 1994.
26. Н. Кинджо, М. Огата, К. Ниш и А. Канеда, «Эпоксидные формовочные смеси в качестве герметизирующих материалов для микроэлектронных устройств», В: Специальные полимеры / Физика полимеров. Достижения в науке о полимерах, Vol. 88, стр. 1−48, Springer, Berlin, Heidelberg, 1989.
27. М. Гузи, «Пластмассы для электроники», издательство Elsevier Applied Science, Лондон и Нью-Йорк, 1985.
28. Э. В. Флик, «Эпоксидные смолы, отвердители, компаунды и модификаторы: промышленное руководство (2-е издание)», Noyes Publications, Парк-Ридж, Нью-Джерси, США, 1993.
29. Н. Нимпуно, А. Макферсон и Т. Садик, «Экологизация бытовой электроники — уход от брома и хлора». Сентябрь 2009 г. По состоянию на 9 мая 2018 г. Доступно в Интернете: http://www.cleanproduction.org/static/ee_images/uploads/resources/NanYa -…
30. «FR-4 PCB Materials», Sunstone Circuits, 2016. По состоянию на 9 мая 2018 г. Доступно в Интернете: http://www.sunstone.com/pcb-capabilities/pcb-manufacturing-capabilities / …
31. Л. С. Бирнбаум и Д. Ф. Стаскаль, «Бромированные антипирены: повод для беспокойства?» Перспективы гигиены окружающей среды, Vol.112, No. 1, pp. 9-17, 2004.
32. T. Malkoske, Y. Tang, W. Xu, S.Yu и H. Wang, «Обзор распределения в окружающей среде, судьбы и контроля тетрабромбисфенола A, выделяемого из источников», Science of the Total Environment, Vol. 569-570, стр. 1608-1617, 2016.
33. Б. Гош, М. К. Гош, П. Пархи, П. С. Мукерджи и Б. К. Мишра, «Вторичная переработка отработанных печатных плат: всесторонняя оценка текущего состояния», Journal of Cleaner Production, Vol. 94. С. 5–19. 2015.
34. «График iNEMI для электроники без HFR и кабелей без ПВХ для ноутбуков и настольных ПК», Международная инициатива производителей электроники, 2010 г. Доступно в Интернете: http://thor.inemi.org/webdownload/projects/ELSC/HFR-Free_PVC- Free_Timeli …
35. А. Солер, Дж. А. Конеса и Н. Ортуньо, «Выбросы бромированных соединений и полициклических ароматических углеводородов во время пиролиза электронных отходов, дебромированных в субкритической воде», Chemosphere, Vol. 186, с. 167-176, 2017.
36. Агентство по охране окружающей среды США, В: Агентство по охране окружающей среды США (ред.), Метод 5050, «Метод подготовки бомбы для твердых отходов», Агентство по охране окружающей среды США, Управление твердых отходов, Вашингтон, округ Колумбия, SW-846, 1994.
37. US EPA, In: US EPA (Ed.), Method 9056A, «Определение неорганических анионов с помощью ионной хроматографии», Агентство по охране окружающей среды США, Управление твердых отходов, Вашингтон, округ Колумбия SW-846, 2000.
38. Министерство окружающей среды и энергетики, Датское агентство по охране окружающей среды, План действий по бромированным антипиренам.Март 2001.
39. М. Венсинг, «Измерение выбросов ЛОС и SVOC от компьютерных мониторов с камерой для испытаний на выбросы объемом 1 м3», Труды совместного международного конгресса и выставки, Электроника становится зеленой 2004+. Берлин, Германия, Штутгарт: Fraunhofer IRB Verlag, стр. 759–764, 2004.
40. Выбросы и оценка химических веществ из выбранных электрических и электронных продуктов. Обследование № 32–2003, Датское EPA; Июнь 2003 г. Доступно в Интернете: http://www.mst.dk/chemi/01082601.htm.
41. К. Воркамп, «Возникновение« новых »загрязнителей в морской биоте в Гренландии и Фарерских островах», Департамент химии окружающей среды и микробиологии, Национальный институт экологических исследований, Министерство окружающей среды Дании, 2005 г. Доступно в Интернете: http: // projects .amap.no / project / Occurence-of-New-Contaminants-in-Marine -….
42. К. Воркамп, «Датская национальная программа мониторинга (NOVANA) — точечные источники», Департамент химии окружающей среды и микробиологии, Национальный институт экологических исследований, Министерство окружающей среды Дании, доступно в Интернете: http: // www2.dmu.dk/1_Om_DMU/2_akt-proj/abstractmvNav.asp?Anr=21-5575.
43. Алисия Мортенсен, Кит Гранби, Фолмер Д. Эриксен, Томми Лихт Седерберг, Сорен Фриис-Вандалл, Ивонн Симонсен, Биргитте Брусбёль-Йенсен и Рикке Боннихсен, «Уровни и оценка риска химических загрязнителей в побочных продуктах кормов для животных в Дании», Журнал Наука и здоровье, Часть B: Пестициды, пищевые загрязнители и сельскохозяйственные отходы, Том. 49, №11, стр. 797-810, 2014.
44. de Wit CA, «Обзор бромированных антипиренов в окружающей среде», Chemosphere, Vol.46, No. 5, pp. 583–624, 2002.
45. Правительство концентрируется, «ЕС ограничивает использование бромированных антипиренов», Chemical & Engineering News, Vol. 79, № 38, с. 33, 2001.
46. К. Шуберт, «Горение антипиренами», Science News, Vol. 160, № 15, с. 238, 2001.
47. Правительство концентрируется, «ЕС ограничивает использование бромированных антипиренов», Chemical & Engineering News, Vol. 79, № 38, с. 33, 2001.
48. К. Шуберт, «Горение антипиренами», Science News, Vol.160, № 15, с. 238, 2001.
49. С. Дарнеруд, «Влияние ПБДЭ и ПХБ на уровни тироксина и ТТГ в крови у крыс и мышей», Organohalogen Compd, Vol. 29, pp. 316–319, 1996.
50. J. R. Fowles, A. Fairbrother, L. Baecher-Steppan, N. I. Kerkvliet, «Иммунологические и эндокринные эффекты огнестойкого пента-БДЭ (DE-71) у мышей C57BL / 6J», Toxicology, Vol. 86, с. 49–61, 1994.
51. I. Meerts, G. Marsh, I. van Leeuwen-Bol, E. Luijks, E. Jakobsson, Å. Бергман, А.Брауэр, «Взаимодействие метаболитов полибромированного дифенилового эфира (PBDE-OH) с транстиретином человека in vitro», 18-й симпозиум по галогенированным органическим загрязнителям окружающей среды, Organohal. Комп. Vol. 37, pp. 309–312, 1998.
52. M. J. L. Guardia, R. C. Hale и E. Harvey, «Подробный состав конгенеров полибромдифенилового эфира (PBDE) широко используемых технических огнестойких смесей пента-, окта- и дека-PBDE», Environmental Science & Technology, Vol. 40, No. 20, pp. 6247-6254, 2006.
53. «Руководство RoHS». Руководство по соответствию RoHS: правила, 6 веществ, исключения, WEEE. По состоянию на 22 июля 2016 г. Доступно на сайте: http://www.rohsguide.com/
54. «Антипирены и ПВХ в электронике». — Коалиция за возвращение электроники. По состоянию на 22 июля 2016 г. Доступно на сайте: http://www.electronicstakeback.com/toxics-in-electronics/flame-retardant …
55. «Часто задаваемые вопросы о соответствии RoHS». Определение соответствия RoHS. По состоянию на 27 июля 2016 г. Доступно на сайте: http: // www.rohscompliancedefinition.com/rohs-compliance-faq.html
56. API Technologies Corp. «Почему мне должны быть интересны инициативы RoHS и бессвинца?» По состоянию на 27 июля 2016 г. Доступно на сайте: http://apitech.com/product-classes/why-should-i-care-about-rohs-and-lead …
57. Р. Райт, «Роль наполнителей / армирующих добавок в термореактивных формовочных смесях», Региональная техническая конференция — Общество инженеров по пластмассам, стр. 83–92, 1992.
58. М. М. Хан и Х. Фатеми, «Разрушение связи золото-алюминий, вызванное галогенированными добавками в эпоксидных формовочных смесях», Материалы Международного симпозиума по физике надежности IEEE, стр.420–428, 1986.
59. Л. Т. Нгуен, Р. Х. Й. Ло, А. С. Чен и Дж. Г. Белани, «Тенденции в области формования компаундов в мире более плотной упаковки: квалификационные тесты и проблемы надежности», IEEE Transactions on Reliability, Vol. 42, No. 4, pp. 518–35, 1993.
60. П. Маккласки, Р. Мунамарти и М. Г. Пехт, «Попкорнинг в корпусах PBGA во время пайки оплавлением инфракрасным излучением», Microelectronics International, стр. 20–23, 1997.
61. А. Хейл, М. Гарсия, К. В. Макоско и Л. Т. Манционе, «Моделирование спирального потока формовочной смеси эпоксидно-новолачного типа с наполнителем», Труды SPE ANTEC, стр.796–799, 1989.
62. Л. Т. Нгуен, С. А. Джи, М. Р. Джонсон, Х. Э. Гримм, Х. Берарди и Р. Л. Уолберг, «Влияние покрытий штампа, составов форм и условий испытаний на отказы от циклического изменения температуры», IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies — Part A, Vol. 18, No. 1, pp. 15–22, 1995.
63. Е. А. Салливан, «Термическое разложение систем эпоксидных новолакфенолформальдегидных новолачных смол», Journal of Applied Polymer Science, Vol. 42, No. 7, pp. 1815–1828, 1991.
64. Д. Дж. Белтон, Е. А. Салливан и М. Дж. Молтер, «Явление переноса влаги в эпоксидных смолах для приложений микроэлектроники», в: Полимерные материалы для упаковки и соединения электроники, Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество, стр. 286–320, 1989.
65. J. S. Wang, Y. Liu, H. B. Zhao, J. Liu, D. Y. Wang, Y. P. Song и Y. Z. Wang, «Повышенная огнестойкость вспучивающихся эпоксидных смол, содержащих полифосфат аммония, с добавлением металлических соединений», Polymer Degradation and Stability, Vol.94, No. 4, pp. 625–631, 2009.
66. W. S. Chow и S. S. Neoh «Динамические механические, термические и морфологические свойства обработанных силаном монтмориллонитовых поликарбонатных нанокомпозитов», Journal of Applied Polymer Science, Vol. 114, № 6, с. 3967–3975, 2009.
67. World Flame Retardants, Industry Study 3258, Thr Freedonia Group, февраль 2015 г. https: //www.freedoniagroup.com/industry-study/world-flame-retardants-325 …
68. Глобальный рынок антипиренов, 6-е издание, отраслевое исследование 3499, Thr Freedonia Group, февраль 2017 г.https: //www.freedoniagroup.com/industry-study/global-flame-retardants-ma …
69. С. Дж. Орм, Дж. Р. Клаен, М. К. Харруп, Р. П. Лэш и Ф. Ф. Стюарт, «Характеристика 2- (2-метоксиэтокси) этанол-замещенных фосфазеновых полимеров с использованием первапорации, параметров растворимости и исследований сорбции», Journal of Applied Polymer Science, Vol. 97, стр. 939–945, 2005.
70. Н. Лежен, И. Дез, П. А. Джафрес, Дж. Ф. Лойер, П. Дж. Мадек и Дж. Сопкова-де Оливейра Сантос, «Синтез, кристаллическая структура и термические свойства фосфорилированных циклотрифосфазенов», Европейский журнал неорганической химии, Vol.1. С. 138–143, 2008.
71. У. Браун, Б. Шартель, М. А. Фичера и К. Ягер, «Механизмы огнестойкости фосфината алюминия в сочетании с полифосфатом меламина и боратом цинка в полиамиде 6.6, армированном стекловолокном», Разложение и стабильность полимеров, Vol. 92, стр. 1528–1545, 2007.
72. К. Н. Субраманиан, «Бессвинцовые припои: надежность материалов для электроники», John Wiley & Sons, Ltd, 2012. Доступно в Интернете: http://onlinelibrary.wiley.com/book/10.1002/9781119966203
73. Д. Шангуань, «Надежность межсоединений с использованием бессвинцовой пайки», ASM International, 2005.
74. Х. Д. Соломон, «Усталость припоя 60/40», IEEE Trans. Компон. Гибриды Производство. Technol., Vol. ЧМТ-9, стр. 423–432, 1986.
75. J-P. Клех, Дж. К. Мэнок, Д. М. Ноктор, Ф. Э. Бадер и Дж. А. Аугис, «Комплексная модель надежности для поверхностного монтажа: предпосылки, проверка и приложения», In Proc. 40-я конференция «Электронные компоненты и технологии», стр.62–70, 1993.
76. «Что означает» безгалогеновый «?» 4 апреля 2014 г. По состоянию на 18 июля 2016 г. Доступно на сайте: http://barcode-labels.com/what-does-halogen-free-mean/
77. W. Zhang, X. He, T. Song, W. Jiao и R. Yang, «Влияние антипирена на основе фосфора на огнестойкость эпоксидных смол», Polymer Degradation and Stability, Vol. 109, стр. 209–217, 2014.
78. Х. Ф. Чжун, П. Вэй, П. К. Цзян и Г. Л. Ван, «Поведение при термическом разложении и огнестойкость PC / ABS с новым кремнийсодержащим антипиреном», Fire Materials, Vol.31, стр. 411–423, 2007.
79. С. Ю. Лу и И. Хамертон, «Последние достижения в химии безгалогенных огнестойких полимеров», Progress in Polymer Science, Vol. 27, стр. 1661–712, 2002.
80. Б. Шартель, У. Браун, А. И. Балабанович, Дж. Артнер, М. Чесельски, М. Деринг, Р. М. Перес, JKW Сандлер и В. Альтштедт, «Пиролиз и поведение при пожаре эпоксидных систем, содержащих новый 9,10-дигидро Диаминоотвердитель на основе -9-окса-10-фосфафенантрен-10-оксида (ДОПО) », European Polymer Journal, Vol.44, с. 704–715, 2008.
81. J. Artner, M. Ciesielski, O. Walter, M. Döring, RM Perez, JKW Sandler, V. Altstädt и B. Schartel, «Новый диамин на основе DOPO в качестве отвердителя и антипирена для систем эпоксидных смол», Macromolecular Материалы и инженерия, Vol. 293, стр. 503–514, 2008.
82. X. Wang, Y. Hu, L. Song, WY Xing и HD Lu, «Поведение при термическом разложении гибридов эпоксидной смолы / POSS и фосфор-кремниевый синергизм огнестойкости», Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, Vol. .48. С. 693–705, 2010.
83. Х. Т. Лин, К. Х. Лин, Ю. М. Ху, и В. С. Су, «Подход к разработке эпоксидных смол с высоким Tg для безгалогенных ламинатов, плакированных медью», Polymer, Vol. 50, стр. 5685–5692, 2009.
84. В. С. Лю, З. Г. Ван, Л. Сюн и Л. Н. Чжао, «Жидкие циклоалифатические эпоксидные смолы, содержащие фосфор, для перерабатываемых экологически чистых упаковочных материалов для электронных устройств», Polymer, Vol. 51, стр. 4776–4783, 2010.
85. C. H. Lin, C. C. Feng и T. Y. Hwang, «Получение, термические свойства, морфология и микроструктура фосфорсодержащих нанокомпозитов эпоксид / SiO2 и полиимид / SiO2», European Polymer Journal, Vol.43, стр. 725–742, 2007.
86. X. D. Qian, L. Song, Y. Hu, R. K. K. Yuen и L. J. Chen, «Механизм горения и термического разложения нового вспучивающегося антипирена для эпоксиакрилата, содержащего фосфор и азот», Industrial and Engineering Chemistry Research, Vol. 50, стр. 1881–1892, 2011.
87. С. Бурбиго, Б. М. Ле, С. Дюкен и М. Рошери, «Последние достижения в области вспучивающихся полимеров», Макромолекулярные материалы и инженерия, Vol. 289, с. 499–511, 2004.
88. BB Wang, QL Tai, SB Nie, KQ Zhou, QB Tang, Y. Hu, and L. Song, «Сшивка электронно-лучевым облучением безгалогенового огнестойкого сополимера этиленвинилацетата (EVA) с помощью микрокапсулированного полифосфата аммония силикагеля и обугливающий агент », Исследования в области промышленной и инженерной химии, Vol. 50, стр. 596–605, 2011.
89. X. Li, Y. X. Ou, и Y. S. Shi, «Поведение при горении и свойства термического разложения эпоксидных смол с отвердителем, содержащим бициклический фосфат в клетке», Polymer Degradation and Stability, Vol.77, стр. 383–390, 2002.
90. X. Wang, Y. Hu, L. Song, WY Xing, HD Lu, P. Lv, and G. Jie, «Влияние триазинового кольца, содержащего обжигающий агент, на огнестойкость и термическое разложение вспучивающихся огнестойких эпоксидных смол», Полимеры для передовых технологий. 22. С. 2480–2487, 2011.
.
91. П. Гамильтон, Дж. Брист, Б. Гай, младший, и Дж. Шредер, «Зависимые от влажности потери в подложках для печатных плат», в Proc. IPC Printed Circuit Expo, февраль 2007 г.
92. С. Тисдейл, Дж.Давиньон, С. Холл, М. Леддиге, С. Хинага и Д. Сенк, «Проект лидерства iNEMI без HFR: исследование для выявления технологических ограничений, связанных с переходом на материалы для печатных плат без HFR», в: 2012 Electronics Goes Green 2012+, стр. 1–8, IEEE, 2012.
93. Л. Ма, Б. Суд и М. Пехт, «Влияние влаги на тепловые свойства безгалогенных и галогенированных ламинатов для печатных плат», IEEE TRANSACTIONS ON DEVITION AND MATERIALS HELIABILITY, Vol. 11, No. 1, pp. 66-75, 2011.
94. Т. Л. Уэлшер, Дж. П. Митчелл и Д. Дж. Ландо, «CAF в композитных подложках для печатных схем: характеристика, моделирование и стойкий материал», Физика надежности, 18-е Ежегодное издание, стр. 235–237, 1980.
95. Б. Рудра, М. Печт и Д. Дженнингс, «Оценка времени до отказа из-за образования проводящих волокон в многослойных органических ламинатах», IEEE Trans. Compon., Packag., Manuf. Technol. B, Vol. 17, No. 3, pp. 269–276, Aug. 1994.
96. М. Печт, Х.Ардебили, А. А. Шукла, Дж. К. Хагге и Д. Дженнингс, «Попадание влаги в органические ламинаты», IEEE Trans. Компон. Packag. Technol., VolVol. 22, №№ 1. С. 104–110, март 1999 г.
97. Т. Дженсен и Р. Ласки, «Проблемы внедрения процесса сборки печатных плат без использования галогенов», Конференция IPC APEX EXPO, Ютика, штат Нью-Йорк, 2008 г. Доступно в Интернете: http://www.circuitinsight.com/pdf/halogen_free_pcb_assembly_ipc.pdf.
98. С. Тисдейл, Дж. Б. Лонг, Р. Краббенхофт, К. Папатомас и Т. Фишер, «Отчет об оценке материалов ПХБ, не содержащих бромированных огнестойких добавок iNEMI», SMTA International, Орландо, Флорида, 21 августа 2008 г.(http: //thor.inemi.org/webdownload/newsroom/Presentations/BFR-Free/BFR-Fr …)
99. Дж. Н. Лати, Р. Х. Делани и Дж. Н. Хайнс, «Характерный процесс износа в печатных схемах из эпоксидного стекла для электронных корпусов высокой плотности», Физика надежности, 17-е Ежегодное издание, стр. 39–43, 1979.
100. Д. Дж. Ландо, Дж. П. Митчелл и Т. Л. Велшер, «Проводящие анодные волокна в армированных полимерных диэлектриках: формирование и предотвращение», Физика надежности, 17-е ежегодное издание, стр.51–63, 1979.
101. Т. Л. Уэлшер, Дж. П. Митчелл и Д. Дж. Ландо, «CAF в композитных подложках для печатных схем: характеристика, моделирование и стойкий материал», Физика надежности, 18-е Ежегодное издание, стр. 235–237, 1980.
102. L. J. Turbini, W. R. Bent и W. J. Ready, «Влияние высокоплавких бессвинцовых припоев на надежность печатных монтажных узлов», J. Surf. Mount Tech. С. 10–14, 2000.
103. Э. Келли, «Оценка влияния процессов сборки без свинца на основной материал и надежность печатной платы», Труды конференции IPC APEX, стр.С16-2-1, 2004.
104. К. Заутер, «Результаты испытаний на электрохимическую миграцию: оценка дизайна печатной платы, производственного процесса и влияния ламината на сопротивление CFF», CircuiTree, 2002.
105. Б. Суд и М. Пехт, «Формирование проводящей нити в печатных платах: влияние условий оплавления и антипиренов», J Mater Sci: Mater Electron, Vol. 22. С. 1602–1615, 2011.
106. IPC, «Дорожная карта международных технологий для электронных межсетевых соединений на IPC APEX Expo, 31 марта — 2 апреля, Лас-Вегас, Невада, 2009 г.»
107. J. A. Augis, D. G. DeNure, M. J. LuValle, J. P. Mitchell, M. R. Pinnel и T. L. Welsher, «Порог влажности для токопроводящих анодных нитей в печатных монтажных платах из эпоксидного стекла», 3-я Международная конференция SAMPE Electronics, стр. 1023–1030, 1989.
108. Б. С. Рудра и М. Г. Печт, «Оценка времени до отказа из-за образования проводящих волокон в многослойных органических ламинатах», Packag. Manuf. Tech. Часть B, Vol. 17, No. 3, pp. 269–276, 1994.
109. М.Ли, К. Гохари и М. Пехт, «Влияние циклического изменения температуры и влажности на печатные монтажные платы FR-4, бисмалеид триазин и цианатный эфир», 7-я Международная конференция SAMPE Electronics — Обработка критических материалов в меняющемся мире, стр. 446 –457, 1994.
110. М. Печт, А. Хале, А. Шукла, Дж. Хагге и Д. Дженнингс, «Попадание влаги в органические ламинаты», IEEE Trans. Комп. Packag. Tech, Vol. 22, No. 1, pp. 104–110, 1999.
111. В. Уильям, «Электропроводящие анодные нити стойкие смолы», Материалы выставки IPC Printed Circuits Expo, 2002.
112. У. Дж. Риди, Л. Дж. Турбини, С. Р. Сток и Б. А. Смит, «Усиление проводящей анодной нити в присутствии полигликольсодержащего флюса», IEEE International Reliability Physics Proceedings, стр. 267–273, 1996.
113. Институт межкомпонентных соединений и упаковки электронных схем, «Время до расслоения посредством TMA», Нортбрук, Иллинойс, декабрь 1994 г., IPC-TM-650 2.4.24.1.
114. П. Гамильтон, Дж. Брист, Б. Гай, младший, и Дж. Шредер, «Зависимые от влажности потери в подложках для печатных плат», в Proc.IPC Printed Circuit Expo, февраль 2007 г. [Интернет]. Доступно: http://www.ipc.org/ContentPage.aspx?
115. pageid = IPC-Honors-Best-Papers-at-IPC-Printed-Circuits-Expo-APEXand-the-Designers-Summit
116. Х. Чжао и Р. К. Й. Ли, «Влияние водопоглощения на механические и диэлектрические свойства нанокомпозитов на основе нанооксида алюминия, наполненных эпоксидной смолой», Композиты: Часть A, Прил. Sci. Manuf., Vol. 39, No. 4, pp. 602–611, Apr. 2008.
117. К. Маггана и П. Писсис, «Исследования сорбции и диффузии воды в системе эпоксидной смолы», J.Polym. Sci. А, Полим. Chem., Vol. 37, No. 11, pp. 1165–1182, 1999.
118. Мой П. Мой и Ф. Э. Караш, «Взаимодействие эпоксидной смолы с водой», Polym. Англ. Sci., Vol. 20, No. 4, pp. 315–319, март 1980 г.
119. С. Луо, Дж. Лейзен и К. П. Вонг, «Исследование подвижности воды и полимерной цепи в эпоксидной смоле и ее влияния на адгезию», J. Appl. Polym. Sci., Vol. 85, No. 1, pp. 1–8, Jul. 2002.
120. E. L. McKague, Jr., J. D. Reynolds, J. E. Halkias, «Отношения набухания и стеклования для материалов с эпоксидной матрицей во влажных средах», J.Appl. Polym. Sci., Vol. 22, No. 6, pp. 1643–1654, июнь 1978 г.
121. E. S. W. Kong и M. J. Adamson, «Физическое старение и его влияние на сорбцию влаги эпоксидной смолой, отвержденной амином», Polym. Commun., Vol. 24. С. 171–173, 1983.
122. Дж. М. Чжоу и Дж. П. Лукас, «Гигротермические эффекты эпоксидной смолы, часть I: природа воды в эпоксидной смоле», Polymer, Vol. 40, No. 20, pp. 5505–5512, Sep. 1999.

По вопросам о безгалогенной электронике обращайтесь к профессору Майклу Пехту.

галогенных ламп | Галогенные лампы

Галогенные лампы

Галогенная лампа — это электрический свет, который относится к семейству ламп накаливания, которые обычно состоят из герметичного корпуса (обычно из термостойкого стекла), содержащего вольфрамовую нить и смесь инертных и галогенных газов. Галогенные лампы включают различные типы галогенных ламп, включая свечи, линейные и капсульные лампы, лампы для автомобильных фар, дихроичные лампы и лампы с отражателем.У нас есть продукты нескольких ведущих в отрасли брендов, включая Osram, Orbitec, Sylvania, Philips, GE и RS PRO.

Как работают галогенные лампы?

Когда электрический ток протекает через вольфрамовую нить накала в лампочке, она горит так сильно, что дает белый свет. Галогенные лампы работают исключительно потому, что смесь газов внутри стекла защищает нить накала, предотвращая ее выгорание так быстро, как если бы этот процесс проводился за пределами герметичного корпуса.Поскольку традиционные лампы накаливания GLS постепенно выводятся из употребления, галогенные лампы являются ближайшим аналогом, обеспечивающим аналогичный световой поток.

Преимущества

• Галогенные лампы — самые дешевые энергосберегающие лампы, хотя и не самые энергоэффективные.
• Галогенные лампы достигают полной яркости, как только они включаются.
• Галогенные лампы имеют регулируемую яркость при использовании с подходящие переключатели, в отличие от некоторых светодиодных и КЛЛ освещения.
• Галогенные лампы обычно имеют высокий показатель CRI (индекс цветопередачи), что делает их идеальными для применений, в которых важен цвет.

Недостатки

< ul>

Будьте осторожны при замене галогенных ламп или обращении с ними. Если жир или грязь с кончиков пальцев попадет на стекло, на нем могут остаться следы. Отложения могут вызвать неравномерный нагрев во время использования лампы, сокращая ожидаемый срок службы.

Галогенные лампы имеют гораздо более короткий срок службы по сравнению с другими энергосберегающими лампами.В обычных условиях ожидаемый срок службы галогена составляет около 2000 часов. Со светодиодными лампами вы ожидаете увидеть 25 000 часов, а CFL — около 10 000.

Более высокие мощности постепенно сокращаются.

Для чего используются галогенные лампы? < / h3>

Галогенные лампы используются в самых разных сферах и отраслях промышленности, включая лампы для автомобильных фар, освещение рабочих кабинетов и внутреннее / внешнее освещение.