覆铜板基材为什么要“无铅”化？2003年1月23日，欧盟正式对外发布WEEE(WASTE OF ELECTRIC AND ELECTRONIC EQUIPMENT)和RoHs(RESTRICTION OF HAZARDOUS SUBSTANCES)，这“2大指令”于2006年7月1号开始正式实施：2006年7月1日起，新投放市场的电气电子产品不得含有：铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)等6种有毒物质。据此，覆铜板基材也必须符合“无铅”无卤的要求。
ROHS将直接影响电子产品安装过程中的回流焊和波峰焊条件，包括维修焊接温度：典型的无铅回流焊条件温度：245-265℃、维持1分钟；维修焊接温度峰值将达到300℃、几秒钟。而电子电器产品“无铅”的介定，主要指电子电器产品中均匀分散相中的重最比：镉含量最大不超过0.01%，铅、汞、六价格最大不超过0.1%，PBB、PBBDE最大不超过0.1%。“无铅”无卤环氧树脂印刷线路板(PCB)的典型测试项目有：Thermal shock testing，CAF testing，Lred free reflow testing，Reinforced lead free reflow testing，Ultimate breakdown limits(testing to death analysis)。典型的无铅回流焊接工艺则包括：无铅工艺焊接温度相对提高，高温下的焊接时间相对延长，冷却速率相对增大。
RoHS实施进程主要分4个阶段。一是目前正在进行的，涉及欧洲和日本2个地域，2007年底结束，包括消费电器类，如音像设备、移动电话、个人电脑、玩具等，总量占2003年全球同类产品总量的20%；二是涉及美国和亚洲两地域，电器类别与第一阶段相同，2005年开始实施，预计2008年结束，总量占03年全球同类产品总量的22%；三是开始实施目前ROHS指令的“豁免”部分的电器产品，如汽车、工业电器、计算机和通信基站应用领域，总量占2003年全球电子产品总量的45%，2006年开始实施，也要等到指令内容的重新修定，预计实施周期要延至2010年以后；四是涉及医疗器具与军工电子方面，总量占2003年全球电子产品总量的15%，目前还没有具体的实施方案。
对于传统的FR-4而言，不同型号设计的环氧树脂印刷线路板(PCB)质量保证能力是不一样的，如对于单双面、低层数、低布线密度等的PCB，质量保证能力相对较高；而对于高多层、高布线密度(埋、盲孔)、积成、厚铜、含铜率高、高厚-径比、杂化(HYBRID)PCB、需多次焊接的PCB等，其质量保证能力相对较低。为满足无铅工艺的要求，一部份型号的PCB已无没满足要求，需要选择功能更强的覆铜板材料来实现。数据表演：在无铅工艺中，与线路板基材有关的问题，大多数是可以在传统有铅工艺基础上加以预测的；在有铅工艺中存在的各种质量隐患，在无铅工艺中会不同程度地呈指数性的增长；对于传统的FR-4而言，不同型号设计的PCB其质量保证能力是不一样的，如对于单双面、低层数、低布线密度等的PCB，它们的质量保证能力相对较高；而对于高多层、高布线密度(埋、盲孔)、积成、厚铜、含铜率高、高厚-径比、杂化(HYBRID)PCB、需多次焊接的PCB等，其质量保证能力相对较低，需要选择功能更强的覆铜板材料来实现；传统的FR-4覆铜板材料可以有选择性地实现部分PCB的无铅工艺要求，而这种选择性需要以科学的评估依据为基础。
目前，最新的IPC“无铅”FR-4标准草案包括以下主要内容。IPC-4101/99：树脂体系主体为环氧树脂、次要为多官能改性环氧或非环氧，阻燃机理溴/符合RoHS；IPC-4101/101树脂体系主体为主体双官能氧、次要为多官能改性环氧或非环氧，阻燃机理溴/符合RoHS；IPC-4101/121树脂体系主体为双官能氧、次要为多官能改性环氧或非环氧阻燃机理溴/符合RoHS；IPC-4101/124树脂体系主体为双官能氧、次要为多官能改性环氧或非环氧，阻燃机理溴/符合RoHS；IPC-4101/126树脂体系主体为多官氧、改性环氧或非环氧树脂，阻燃机理溴/符合RoHS；IPC-4101/129树脂体系主体为多官氧、改性环氧或非环氧树脂，阻燃机理溴/符合RoHS。
如何理解IPC无铅草案的内容？草案中的关键词“LEAD FREE”只用于文件检索用途，除此之外没有任何意义；符合草案要求的材料并不意味着就符合无铅工艺要求，不符草案要求的材料也不意味着就不符合无铅工艺要求。“NO FILLER”与“FILLER”的含意：以重量比的5%为界限，当FILLER的含量超过5%时才定议为“有填料的基板材料”。对环氧树脂为基础的FR-4而言，TGA与TMA测试值具有相互对应的关系，故草案中的TGA值没有太大的实际意义，需要关注的是TMA值。草案针对的只是FR-4材料，而纸基板、复合基板材料(如CEM-1、CEM-3)却暂时没有考虑在内，这是IPC下一步的目标。草案对某些测试项目的办法、样品要求没有规定，而测试方法、测试样品组成对测试结果影响很大，可能在行业内造成混乱或IQC上的争议。
“无铅”基板材料改善是环氧树脂行业最为关心的。改善方向主要包括以下几个方面：“无铅”基板材料在耐热性方面的提高；(包括Tg、TGA、TMA、Soldering dip、Oven ageing)；“无铅”基板材料在耐湿性方面的提高；(包括吸水率、PCT、高温高湿下ANTI-CAF性能)；努力降低“无铅”基板材料的Z-CTE值(TMA CTE值)；基板材料的工艺性和机械加工性能(包括基板材料的粘结性能、韧性、模量、钻孔加工性能)。传统FR-4经典配方优点有：优异的层间粘合性能，优异的机械可加工性，综合性能优秀(电性能+非电性能)，成本低廉；缺点是：耐热性相对较差，吸水性相对较大。“无铅”FR-4优点主要是：优异的耐热性能，优异的耐湿性能，优异的ANTI-AF功能，相对较低的Z-TE值(如添加FILLER)；缺点是：性能相对较差，时间相对较长，温度相对较高，粘合相对较低，机械加工性相对较差(脆性大)，成本相对较高。
专家特别提醒无铅理念中几个容易被误导的地方，以免发展方向偏差。必须注意以下概念是不当的：无铅覆铜板基材并非指覆铜板基材不含铅；无铅焊接工艺对覆铜板基材的影响很小；没有必要开发新的覆铜基板材料，选择现有的高Tg材料就可满足无铅焊接要求；绝大多数现有的FR-覆铜基材可以满足无铅焊接要求而不会出现任何严重问题；Tg140覆铜板基材将不能满足无铅焊接的要求；材料的TD、T288越高，PCB的可靠性将越高，越能够满足无铅工艺的要求。但无卤覆铜基板的3个条件：产品中的溴含量不超过900ppm，产品中的氯含量不超过900ppm，产品中的溴+氯总量不超过1500ppm。
无卤覆铜基板材料的主要优点是：Z-CTE相对较低，比传统FR-4基板低20-30%左右(与厂家的配方构成关系很大)；耐热性能相对较高(视配方而言)；暂时在势行WEEE上会占有优势(回收成本低，但存在不同意见)。
主要缺点是：耐湿性相对较差(视配方而言)；耐化学性相对较差，直接表现在翻洗绿油上(视配方而言)；机械加工性能相对较差(视配方而言)；材料成本相对较高。无卤覆铜基板材料未来的市场命运值得观察，目前的IPC基本观点认为：无卤材料并不等于环保材料；无卤材料是纯粹的市场行为，而不是真正意义上的绿色环保驱动；没有足够证据证明TBBPA对环境、人类健康有影响，反而是电子电器产品因不阻燃起火而造成每年大量的人员伤亡，IPC鼓励对无卤材料的进一步研究探索工作，保持既不支持也不反对的态度。而无卤材料的市场机会在于：EU风险评估组织(RA)正在对“TBBPA是否对环境造成影响”课题开展最后的评估工作，最终评估报告应在2007年初年公布，估计评估结论会是负面的；无卤电子电器的回收成本比含卤素产品低，不仅仅是说说而已，风险与机遇共存、业界拭目以待。
