無(wú)鹵素材料與水基塞孔材料的崛起及挑戰(zhàn)
隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高以及相關(guān)法規(guī)的日益嚴(yán)格,環(huán)保材料的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。本文將聚焦于環(huán)保與無(wú)鹵素材料的發(fā)展趨勢(shì),尤其是水基塞孔材料和無(wú)鉛表面處理工藝(如 ENEPIG)的環(huán)保要求及性能挑戰(zhàn),探討符合 RoHS 和 REACH 標(biāo)準(zhǔn)的材料選擇。
一、環(huán)保與無(wú)鹵素材料的發(fā)展趨勢(shì)
無(wú)鹵素材料的興起 :鹵素阻燃材料曾廣泛應(yīng)用于電子制造等行業(yè),但因其廢棄和使用過(guò)程中會(huì)釋放有毒氣體,如二惡英和腐蝕性氣體,對(duì)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重威脅,許多公司和行業(yè)開(kāi)始積極推動(dòng)向無(wú)鹵素材料轉(zhuǎn)變。像 HP、DELL、SONY、Apple 等知名品牌紛紛宣布廢除使用鹵素阻燃劑,從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就考慮材料的環(huán)保性,以確保其產(chǎn)品對(duì)環(huán)境和用戶健康的影響最小化。
法規(guī)推動(dòng)無(wú)鹵素材料發(fā)展 :為了引導(dǎo)行業(yè)向更環(huán)保的方向發(fā)展,各個(gè)行業(yè)制定了一系列的無(wú)鹵素材料限量標(biāo)準(zhǔn),如在線路板(PCB)行業(yè),對(duì)氯(Cl)、溴(Br)的限量要求被明確規(guī)定,以確保產(chǎn)品在使用和廢棄過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響可控制。歐美國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了《斯德哥爾摩公約》《關(guān)于報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令》(WEEE)《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》(RoHS)《關(guān)于化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、許可和限制法案》(REACH)等法規(guī)政策,限制在材料中使用某些有害金屬元素和鹵素。
二、水基塞孔材料的環(huán)保要求及性能
環(huán)保優(yōu)勢(shì) :水基塞孔材料以水作為溶劑,與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑型塞孔材料相比,具有低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)排放的特點(diǎn),能夠有效減少對(duì)空氣的污染,有助于改善工作環(huán)境和保護(hù)大氣環(huán)境,符合環(huán)保的大趨勢(shì)。
性能挑戰(zhàn) :
干燥速度 :水的蒸發(fā)速度相對(duì)較慢,導(dǎo)致水基塞孔材料的干燥速度較慢,這可能會(huì)影響生產(chǎn)效率。在一些對(duì)生產(chǎn)效率要求較高的生產(chǎn)線上,需要采取措施來(lái)加快干燥速度,如提高干燥溫度、增加空氣流通等。
耐化學(xué)性 :相比一些有機(jī)溶劑型塞孔材料,水基塞孔材料的耐化學(xué)性可能相對(duì)較弱。在某些特殊的使用環(huán)境中,如接觸到強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或有機(jī)溶劑時(shí),可能會(huì)發(fā)生膨脹、溶解或性能下降等情況,需要進(jìn)一步提高其耐化學(xué)性,以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
儲(chǔ)存穩(wěn)定性 :水基塞孔材料在儲(chǔ)存過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)沉降、分層等問(wèn)題,影響其使用效果和性能的一致性。因此,需要通過(guò)添加合適的穩(wěn)定劑、優(yōu)化配方等方法,提高水基塞孔材料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。
三、無(wú)鉛表面處理工藝(如 ENEPIG)的環(huán)保要求及性能
環(huán)保意義 :無(wú)鉛表面處理工藝是電子制造業(yè)為了滿足環(huán)保要求而發(fā)展起來(lái)的重要工藝。傳統(tǒng)的含鉛表面處理工藝在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含鉛廢水、廢氣和廢渣等污染物,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而無(wú)鉛表面處理工藝,如 ENEPIG 工藝,能夠有效減少鉛的使用和排放,降低對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn),符合 RoHS 和 REACH 等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有害物質(zhì)限制的要求。
性能挑戰(zhàn) :
焊接性能 :無(wú)鉛表面處理工藝的焊接性能相對(duì)較差,與傳統(tǒng)的含鉛工藝相比,無(wú)鉛焊接可能存在潤(rùn)濕性不好、焊接強(qiáng)度不足、易出現(xiàn)焊接缺陷等問(wèn)題。這需要對(duì)無(wú)鉛表面處理的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,如焊接溫度、時(shí)間、助焊劑等,以提高焊接性能和可靠性。
熱疲勞性能 :在電子設(shè)備的使用過(guò)程中,由于溫度變化等因素,會(huì)對(duì)表面處理層產(chǎn)生熱疲勞作用。無(wú)鉛表面處理層的熱疲勞性能可能不如含鉛表面處理層,容易出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落等現(xiàn)象,影響電子設(shè)備的使用壽命和可靠性。因此,需要研發(fā)和應(yīng)用具有更好熱疲勞性能的無(wú)鉛表面處理材料和工藝。
成本問(wèn)題 :無(wú)鉛表面處理工藝相對(duì)復(fù)雜,所需的材料和設(shè)備成本較高,這在一定程度上限制了其廣泛應(yīng)用。企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)需要不斷探索降低無(wú)鉛表面處理成本的方法和技術(shù),提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
四、符合 RoHS 和 REACH 標(biāo)準(zhǔn)的材料選擇
RoHS 標(biāo)準(zhǔn) :限制在電子電氣設(shè)備中使用特定有害物質(zhì),包括鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)等。在選擇材料時(shí),應(yīng)確保所選用的材料中這些有害物質(zhì)的含量在規(guī)定的限量以下。例如,在選擇無(wú)鉛焊料時(shí),需考慮其成分是否符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)還要評(píng)估其焊接性能、可靠性等指標(biāo)。
REACH 標(biāo)準(zhǔn) :對(duì)化學(xué)品的生產(chǎn)、使用和銷售進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定,要求企業(yè)對(duì)化學(xué)品的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估和管理。在材料選擇過(guò)程中,需要關(guān)注材料中所含有的各種化學(xué)品是否符合 REACH 標(biāo)準(zhǔn)的要求,特別是對(duì)于那些被列為高度關(guān)注物質(zhì)(SVHC)的化學(xué)品,要確保其含量在安全限值內(nèi)或采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。
綜上所述,環(huán)保與無(wú)鹵素材料的發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)不可擋,水基塞孔材料和無(wú)鉛表面處理工藝(如 ENEPIG)作為其中的重要代表,在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的背景下具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,它們也面臨著一系列的性能挑戰(zhàn),需要我們不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和材料改進(jìn),以滿足環(huán)保與性能的雙重需求。同時(shí),在材料選擇過(guò)程中,要充分考慮 RoHS 和 REACH 等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求,確保所選用的材料對(duì)環(huán)境和人體健康的影響最小化。
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