2.3 Материалы для изготовления плат
Физико-механические свойства материалов должны удовлетворять установленным ТУ и обеспечивать качественное изготовление ПП в соответствии с типовыми ТП. Для изготовления плат применяют слоистые пластики — фольгированные диэлектрики, плакированные электролитической медной фольгой толщиной 5, 20, 35, 50, 70 и 105 мкм с чистотой меди не менее 99,5 %, шероховатостью поверхности не менее 0,4—0,5 мкм, которые поставляются в виде листов размерами 500×700 мм и толщиной 0,06—3 мм. Слоистые пластики должны обладать высокой химической и термической стойкостью, влагопоглощением не более 0,2—0,8 %, выдерживать термоудар (260 °С) в течение 5—20 с. Поверхностное сопротивление диэлектриков при 40 °С и относительной влажности 93 % в течение 4 сут должно быть не менее 104 МОм. Удельное объемное сопротивление диэлектрика – не менее 5 1011 ОМ см. Прочность сцепления фольги с основанием (полоска шириной 3 мм) — от 12 до 15 МПа. Термостойкость материала при температуре 110—150 °С — 1000 ч.
В качестве основы в слоистых пластиках используют гетинакс, представляющий собой спрессованные слои электроизоляционной бумаги, пропитанные фенольной смолой, стеклотекстолиты — спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксифенольной смолой и другие материалы (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Основные
материалы для изготовления плат
Гетинакс, обладая удовлетворительными электроизоляционными свойствами в нормальных климатически условиях, хорошей обрабатываемостью и низкой стоимостью, нашел применение в производстве бытовой РЭА. Для ПП эксплуатируемых в сложных климатических условиях с широким диапазоном рабочих температур (–60…+180 °С) в составе электронно-вычислительной аппаратуры, техники связи, измерительной техники, применяют более дорогие стеклотекстолиты. Они отличаются широким диапазоном рабочих температур, низким (0,2—0,8 %) водопоглощением, высокими значениями объемного и поверхностного сопротивлений, стойкостью к короблению. Недостатки — возможность отслаивания фольги при термоударах, наволакивание смолы при сверлении отверстий. Повышение огнестойкости диэлектриков (ГПФ, ГПФВ, СПНФ, СТНФ), используемых в блоках питания, достигается введением в их состав антипиренов (например, тетрабромдифентиропана).
Для изготовления фольгированных диэлектриков используется в основном электролитическая медная фольга, одна сторона которой должна иметь гладкую поверхность (не ниже восьмого класса чистоты) для обеспечения точного воспроизведения печатной схемы, а другая должна быть шероховатой с высотой микронеровностей не менее 3 мкм для хорошей адгезии к диэлектрику. Для этого фольгу подвергают оксидированию электрохимическим путем в растворе едкого натра. Фольгирование диэлектриков осуществляют прессованием при температуре 160—180 °С и давлении 5—15 МПа.
Керамические материалы характеризуются высокой механической прочностью, которая незначительно изменяется в диапазоне температур 20—700 °С, стабильностью электрических и геометрических параметров, низкими (до 0,2 %) водопоглощением и стоимость.
В качестве металлической основы плат используют сталь и алюминий. На стальных основаниях изолирование токоподводящих участков осуществляют с помощью специальных эмалей, в состав которых входят оксиды магния, кальция, кремния, бора, алюминия или их смеси, связка (поливинилхлорид, поливинилацетат или метилметакрилат) и пластификатор. Пленку наносят на основание путем прокатки между вальцами с последующим вжиганием. Изолирующий слой на поверхности алюминия получают анодным оксидированием толщиной от нескольких десятков до сотен микрометров с сопротивлением изоляции 104—106 МОм.
В качестве основы для ПП СВЧ-диапазона используют неполярные (фторопласт, полиэтилен, полипропилен) и полярные (полистирол, полифениленоксид) полимеры. Для изготовления микроплат и микросборок СВЧ-диапазона применяют также керамические материалы, имеющие стабильные электрические характеристики и геометрические параметры.
Полиимидная пленка используется для изготовления гибких плат, обладающих высокой прочностью на растяжение, химической стойкостью, несгораемостью. Она имеет наиболее высокую среди полимеров температурную устойчивость, так как не теряет гибкости от температур жидкого азота до температур эвтектической пайки кремния с золотом (400 °С). Кроме того, она характеризуется низким газовыделением в вакууме, радиационной стойкостью, отсутствием наволакивания при сверлении. Недостатки — повышенное водопоглощение и высокая стоимость.