14

Таблица 4.3

Основные составляющие слоистых пластиков для изготовления ПП

Изготовление фольгированных слоистых пластиков включает этапы: подготовки слоев диэлектрика (включая пропитку каждого слоя армирующего наполнителя связующим); изготовление фольги; сборка в пакеты; прессование в листы на гидравлических прессах при температуре 150...180°С и давлении 5…15 МПа.

Наиболее важные сравнительные характеристики широко применяемых для ПП органических и неорганических диэлектриков (в том числе слоистых пластиков) представлены в табл.4.4.

Гетинакс, обладая удовлетворительными электроизоляционными свойствами в нормальных климатический условиях, хорошей обрабатываемостью и низкой стоимостью, нашел применение в производстве бытовых ЭУ. Текстолит в 5 –6 раз дороже гетинакса, обладает более высокой прочностью (при сжатии) и ударной вязкостью, стоек к истиранию, но менее нагревостоек, чем гетинакс, поэтому преимущественно используется для изделий, подвергающихся ударным нагрузкам или работающих на истирание. Для ПП, эксплуатирующихся в сложных климатических условиях, используют более дорогие, обладающие лучшими техническими характеристиками стеклотекстолиты (см. табл. 4.3 и 4.4). Они отличаются от других слоистых пластиков широким диапазоном рабочих температур, низким водопоглощением, высоким значением удельного сопротивления, стойкостью к короблению.

15

Таблица 4.4.

Сравнительные характеристики широко применяемых диэлектрических материалов для изготовления печатных плат

16

Наличие в коммутирующих устройствах мощных цепей питания и высокого напряжения увеличивает опасность возгорания ПП. Повышение огнестойкости органических диэлектриков достигается введением в их состав антипиренов (например, тетрабромдифенилпропана).

Нефольгированные диэлектрики применяют при химической и химико-гальванической технологии металлизации ПП. Для улучшения прочности сцепления металлического покрытия с основанием на его поверхность наносят тонкий (50…100 мкм) полуотвержденный клеевой слой (например, эпоксикаучуковую композицию). Введение в лак, пропитывающий стеклоткань, 0,1…0,2 мас.% палладия, смеси палладия с оловом или закиси меди незначительно снижает сопротивление изоляции, но повышает качество металлизации.

Соединение отдельных слоев МПП осуществляют специальными склеивающими прокладками, которые изготавливают из стеклоткани, пропитанной недополимеризованной эпоксидной смолой (см. табл. 4.2). Содержание смолы в прокладках должно быть в пределах 42…52 %, а летучих веществ – не более 0,75 %. Длительное сохранение клеящих свойств межслойных прокладок достигается их консервацией в герметически упакованных полиэтиленовых мешках при пониженной (+10°С ) температуре.

Для производства печатных кабелей применяют армированные фольгированные пленки из фторопласта и полиэфирные пленки (например, из полиэтилентерефталата).

Более высокой термостабильностью (до 250°С ), прочностью на растяжение, несгораемостью, радиационной стойкостью, а также способностью к равномерному травлению в щелочных растворах обладают полиимидные пленки (см. табл. 4.2 и 4.4), но высокая стоимость

иводопоглащение ограничивают их широкое применение коммутационными платами (ДПП

иМПП) для микроэлектронной аппаратуры. Термопластичные материалы, обладающие по-

вышенной текучестью, используются при изготовлении рельефных ПП. К ним относятся сложные композиции, основу которых составляют полиэфирсульфоны, полиэфиримиды и др. Введение в пластмассы стеклянного и другого наполнителя увеличивает их рабочую температуру до 260°С , что позволяет осуществлять групповые способы пайки навесных компонентов на таких ПП.

В качестве основы для ПП СВЧ-диапазона используют неполярные полимеры (фторопласт, полиэтилен, полипропилен, полистирол, полифениленоксид) и их сополимеры.

Направленное изменение свойств органических материалов достигается введением добавок (например, алунда, двуокиси титана и др.), армированием полимеров (например, кварцевой стеклотканью, высокопрочными ткаными и (или) дискретными волокнами политетрафторэтилена, полиимида, арамида, кевлара и др.), использованием сочетания эпоксидной и полиимидной смол, а также новых полимерных материалов в качестве связующего (например, бисмалеинимидов, триазинов или продуктов их взаимодействия в виде ВТ-смол и др.) и плакированием фольгой с низким ТКЛР (например, со структурой медь-инвар-медь).

Керамические материалы характеризуются высокой механической прочностью, которая незначительно изменяется в диапазоне температур 20...700°С ,стабильностью электрических характеристик и геометрических параметров, низким водопоглощением (см. табл. 4.4) и газовыделением при нагреве в вакууме, хрупкостью и высокой стоимостью. Они предназначены для изготовления одно- и многослойных коммутационных плат микросборок, а также для ПП СВЧ-диапазона.

Изготавливают керамические основания для ПП прессованием, а чаще – литьем под давлением или отливкой пленок из тестообразной композиционной массы, включающей мелкодисперсный порошок необходимого неорганического диэлектрика. Для создания мощных быстродействующих устройств изготавливают ПП на основаниях из различных керамик, в

17

частности, оксидных керамик на основе Al2O3 (например, в виде поликора), BeO и др., а также бескислородных керамик на основе Si3N4 , AlN, BN, SiC и др.. Перспективно также ис-

пользование тонких высокотеплопроводящих алмазных пленок с коэффициентом теплопроводности до 900 – 1000 Вт(м К). Процесс получения плат из керамических пленок позво-

ляет снизить их шероховатость, разнотолщинность, расширить технологические возможности при изготовлении МПП.

Платы на металлическом основании применяются в изделиях с большой токовой нагрузкой, работающих при повышенных температурах. В качестве основы чаще используются сплавы алюминия или сплавы железа с никелем. Изолирующий слой на поверхности алюминия и его сплавов получают анодным оксидированием. Варьируя состав электролита и режим электролиза, можно формировать оксидные пленки толщиной от нескольких десятков

до сотен микрон с сопротивлением изоляции 109...1010 Ом. На стальных основаниях слои изоляции получают с помощью специальных эмалей, изготавливаемых в виде пленочных покрытий. В состав эмалей входят оксиды магния, кальция, кремния, бора, бериллия, алюминия или их смеси, связка (поливинилхлорид, поливинилацетат или метилметакрилат) и пластификатор. Пленка соединяется с основанием путем прокатки между вальцами с последующим вжиганием. Таким образом можно создавать многослойные структуры с различными механическими и электрическими характеристиками.

Соответствие электрофизических свойств и других качественных характеристик конструкционных материалов, используемых при изготовлении ПП и МПП, требованиям технических условий устанавливается входным контролем предприятия по стандартным методикам. Одновременно контролируются технологические свойства материалов. Испытание на пробивку отверстий проводится на тестовой плате в нормальных климатических условиях или при нагреве до 40...60°С. Пуансоном последовательно пробивают несколько серий отверстий. При переходе от одной серии к другой уменьшают перемычку между отверстиями (от 3,0 до 0,5 мм) и визуально определяют, при каком значении перемычки появляются тре-

щины. Штампуемость k = ah , где а – самая узкая неповрежденная ширина перемычки, h –

толщина материала. Устойчивость к действию растворителей проверяется путем помещения заготовки на 2 мин в пары трихлорэтилена. После этого на ней не должно наблюдаться вздутий и расслоения. Содержание смолы в прокладочной стеклоткани контролируется взвешиванием тестовой платы до и после термообработки в течение 30…40 мин при заданной температуре. Проверяется также влияние технологических операций на прочность сцепления фольги с диэлектриком. Для этого на тестовой плате изготавливается несколько проводников с заданной шириной. С применением, например, методики оценки адгезии покрытий определяется прочность сцепления в исходом состоянии и после воздействия технологических факторов (например, времени травления и др.).

Контрольные вопросы к лекции 4.

1.Поясните различия в терминах ПП и КП.

2.Каково назначение ПП?

3.В чем состоит печатный монтаж и каковы его возможности?

4.Какие существуют разновидности элементов ПП. Приведите примеры и поясните назначение различных элементов.

5.Назовите особенности реализации ПП, отличающие их от других средств коммутации.

6.Перечислите основные классификации ПП и укажите признаки, положенные в основу этих классификаций.

18

7.От каких факторов зависит разнообразие конструкторско-технологических реализаций ПП и МПП?

8.Что представляют собой конструкции ОПП, ДПП, МПП и ГПП с точки зрения конструкторской их реализации? Назовите их достоинства и недостатки, а также возможности применения.

9.С какой целью в ПП изготавливают отверстия? Какие существуют разновидности отверстий в различных ПП (включая МПП)?

10.Каковы особенности конструкций жестко-гибких ПП, гибких шлейфов (кабелей) и их использования в ЭУ?

11.Охарактеризуйте конструкции печатно-проводных, рельефных и объемных ПП. Укажите в каких случаях эффективно их применение.

12.Сколько классов ПП Вам известно? Назовите параметры, определяющие класс ПП.

13.Проведите сравнительный анализ органических и неорганических материалов, используемых для изготовления ПП. В чем состоит специфика их применения?

14.Что собой представляют слоистые пластики и каковы особенности их получения и фольгирования?

15.С какой целью используют в производстве ПП керамические материалы и каковы особенности формирования оснований ПП из керамики?

16.Перечислите перспективные материалы для изготовления ПП и МПП и назовите пути совершенствования имеющихся (хорошо освоенных) материалов.

17.Какие качественные характеристики конструкционных материалов оцениваются при входном контроле в условиях производства ПП?