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3.3.2做法

本項目的做法，可按UL-94或NEMA LI1-1989，不過IPC-TM-650之2.3.10法卻是引用前者。其無銅試樣之尺寸為：5吋X5吋（厚度視產品而不同），每次做5樣，每樣試燒兩次。試燒用之本生燈高4吋，管口直徑0.37吋，所用瓦斯可采天然氣，丁烷，丙烷等均可，但每ft3 須具有1000BTU的熱量。若出現爭議時，則工業級的甲烷氣（Methane）可作為標準燃料。

點燃火焰時，其垂直焰高應為0.75吋之藍焰，可分別調整燃料氣與空氣的進量，直到焰尖為黃色而焰體為藍色即可。試樣應垂直固定在支架上，夾點須在0.25吋的邊寬以內，下緣距焰尖之落差為0.375吋。

試燒時將火焰置于之試樣下約10± 0.5秒后，即移出火源，立即用碼表記下火焰之延燒秒數。直到火焰停止后又立即送回火苗至試樣下方，再做第二次試燒。如此每樣燒兩次，五樣共燒10次，根據NEMA之規定，10次延燒總秒數低于50秒者稱為V-0級，低于250秒者稱為V-1級，凡符合V-1級難燃性的環氧樹脂，即可稱為FR-4級樹脂。

但IPC-4101/21中的報告方式，卻是采“平均燃秒”上限不可超過5秒，與“單獨燃秒”上限不可超過10秒，作為計錄。

3.3.3溴化物抗燃說明

一般性環氧樹脂，是由丙二酚（Bisphenol A）與環氧氯丙烷（Epichloro Hydrin）二者所聚合而成，并不具難燃性（Flame Retardent），無法符合UL-94的規定。但若將“丙二酚”先行溴化反應，而改質成為“四溴丙二酚”，再混入液態環氧樹脂（A-stage），使其溴含量之重量比達20﹪以上時，即可通過UL-94起碼之 V-1規定，而成為難燃性的FR-4了。

電子產品一旦發生火災或燃燒處理廢板材之際，若其反應溫度在850℃以下時，將會有產生“戴奧辛”（Dioxin）劇毒的危險裂解物。故為了工安，環保，與生態環境起見，業界已有共識，將自2004年起，計劃逐漸淘汰（face-out）溴素（是鹵素的一種）的使用，總行動稱為Halogen Free。目前日本業者的取代技術已漸趨成熟，而歐洲業界所唱的高調與法令的配合，已在全球業界形成必然之勢，使得主要PCB生產基地的亞太地區，只好俯首稱臣加緊配合。

3.3.4難燃原理與商品

1.捕捉燃燒中出現的自由基（Free Radical，指H?），阻礙燃燒的進行傳統FR-4環氧樹脂所加入的溴（Br），會在高溫中形成HBr，亦即對H之可燃性自由基加以捕捉，使燃燒不易進行。此即為添加鹵素（Halogen）達到難燃的目的。除溴之外尚可添加毒性較少的氯，或鹵素之磷系等均可，但并不比原來溴素高明多少。

2.添加氫氧化物等助劑，使在燃燒過程中本身進行脫水反應，而得以降溫及阻絕氧氣與可燃物之結合，而達難燃之目的不過此等添加物﹝如Al(OH)3﹞會增加板材的“極性”（Polarity），有損板材的電氣性質，只能用于品級較低的PCB中。

3.加入不可燃的氮或硅或磷，以沖淡可燃物減少燃性

此種含氮物等又分有機物與無機物兩類，日本已有商品，整體效果較好。如日立化成的多層板材MCL-RO-67G即為典型例子。

4.燃燒中產生覆蓋物阻絕與氧氣的供應而達難燃，如磷化物于高溫中形成聚磷酸之焦膜，覆蓋可燃物，斷絕氧氣減少其燃性但此系亦會產有害的紅磷附產物，并不見得比原來的鹵素好到哪去。

5.大量加入無機填充料（Filler），減少有機可燃物之比率以降低燃性

如日立化成所新推出的封裝材料MCL-E-679F（G）中，即加入體積比60-80﹪小粒狀的無機填充料，但卻先對其做過特殊的表面處理（FICS），使與樹脂主構體之間產生更好的親和力，且分散力也更好。

3.4.Glass Transition Temperature(Tg) 玻璃態轉化溫度(不在IPC-4101/21中，但最重要)

聚合物(即Ploymer ，亦稱高分子材料或樹脂等)會因溫度的升降，而造成其物性的變化。當其在常溫時，通常會呈現一種非結晶無定形態(Amorphous)之脆硬玻璃狀固體(此處之玻璃，是對組成不定各種物體之廣義解釋，并非常見狹義之透明玻璃)；但當在高溫時卻將轉變成為一種如同橡膠狀的彈性固體(Elastomer)。這種由常溫“玻璃態”，轉變成物性明顯不同的高溫“橡膠態”過程中，其狹窄之溫變過度區域，特稱為“玻璃態轉化溫度”；可簡寫成Tg，但應讀成“Ts of G”，以示其轉態的溫度并非只在某一溫度點上。

此種狀態“轉換”的溫度帶雖非聚合物的熔點，但卻可明顯看出橡膠態的熱脹系數(CTE)要高于玻璃態的3或4倍。凡板材的Tg不夠高時，在高溫的強烈Z膨脹應力下，可能會造成PTH孔銅壁的斷裂?，F行FR4之平均Tg已可135℃，而CEM-1亦有110℃，且在板厚之降低與鍍銅品質的改善下，斷孔的機率已比早先降低很多了。

由眾多實務經驗可知，Tg較高的板材，其熱脹系數(CTE)較低，耐熱性(Heat Resistance)良好，硬挺性（Stiffness or Rigidity）亦佳，板材之尺度安定性（Dimentional Stability）改善，且吸濕率(Moisture)亦較低，耐化性(Chemical Resistance含耐溶劑性)提升，各種電性性能亦較好，且不易出現白點白斑（measling and crazing）等缺點。故一般業者常要求板材在成本范圍內，須盡量提高其Tg，以減少制程的變異與板材品質的不穩。

但由于Tg的測定的方法很多，而且所得數據之差異也頗大。須注意其實驗之升溫速率，應控制在5至10℃之間，不可太急。常用之測試法有DSC、TMA及DMA等三種，現說明如下：

3.4.1 DSC系指Differential Scanning Calorimetry (示差掃瞄卡計)，是在量測升溫中板材之“熱容量”(Heat capacity)變化(即Heat flow變化)。系在其變化最大的斜率處，以切線方式找出居中值即可。本法由于板材升溫中，其熱容量變化并不大，故對Tg測定的靈敏度較差。

3.4.2 TMA系指Thermal Mechanical Analysis(熱機械分析法)，是量測升溫中板材“熱脹系數”(CTE)的變化。通常樣板厚度在50mil以上者，本法測試之準確度要比DSC法更好。

3.4.3 DMA系指Dynamic Mechanical Analysis (動態熱機械分析法)，是檢測升溫中聚合物在“粘彈性變化”方面的數據，或量測升溫中板材在模數(Modulus)與硬挺性(Stiffness)方面的變化。其靈敏度最好，是三種方法中測值較高的一種（如同樣品之TMA測值為145℃，DSC約為150℃，而DMA則約為165℃）。到底哪一種最準確，則人云皆非真相不易得知。不過本法對板材中有好幾種不同樹脂之混合者，亦能一一將之測出，但使用者之技術也較高。