Матеріали для бдп

Якість і інші основні характеристики БДП багато в чому визначаються тими конструкційними матеріалами, що використовуються для їхнього виготовлення. До конструкційних матеріалів відносяться фольговані .діелектрики й ізоляційні прокладочні матеріали.

Фольговані діелектрики для БДП використовують двох типів: на основі склотканини та гнучкі фольговані матеріали.

На перших етапах освоєння БДП, для їхнього виготовлення використовували найбільш тонкі з матеріалів, що випускаються - фольговані склотекстоліти з товщиною 0,5 і 0,8 мм. Однак для виробництва БДП вимагаються більш тонкі матеріали. Вимога до товщини фольгованих діелектриків обумовлене тим, що при виготовленні БДП її товщина не повинна перевищувати товщину звичайної плати. При цьому повинні бути збережені (частіше поліпшені) всі основні властивості фольгованого матеріалу, включаючи його механічні властивості. Товщина аркушів фольгованих матеріалів регламентується відповідними допусками.

При використанні фольгованих діелектриків у виробництві БДП враховують їхні механічні властивості, такі як : межа міцності при розтяганні, межа міцності при вигині, міцність зчеплення фольги, максимальне подовження, стійкість до перегинів. Крім того, важливими характеристиками фольгованих матеріалів є: максимальна робоча температура, короткочасний вплив температури, вологовбирання, стійкість до радіації. Серед діелектричних характеристик слід зазначити: опір ізоляції, електричну міцність, діелектричні втрати, діелектричну проникність. Особливо можна виділити таку характеристику, як хімічна стійкість.

Основна технологічна вимога до фольгованим матеріалів - простота механічної обробки. При різанні, штампуванні і свердлінні фольгований діелектрик повинний стабільно зберігати значення геометричних параметрів на всьому протязі технологічного процесу виробництва друкованої плати. Діелектрик повинний розшаровуватись при механічній обробці для того, щоб у процесі металізації не було проникнення хімічних реагентів у товщу ізоляційного матеріалу, що знижує його електроізолюючі властивості.

Фольговані діелектрики на основі склотканини складаються з трьох компонентів: склотканини, смоли і фольги, характеристики яких у значній мірі визначають властивості кінцевого матеріалу.

Склотканина для фольгованих діелектриків виготовляють з ниток безосновного скла. Присутність окислів лужних металів (натрію,калію) у складі скла через велику рухливість іонів натрію і калію погіршує його механічні й ізоляційні характеристики. У СРСР склотканини для фольгованих діелектриків одержують з алюмоборосилікатного скла,у складі якого допускається зміст двоокису калію до 0,7%. Склотканина марки "Е" застосовується для фольгованих діелектриків товщиною 25, 60, 80, 100 мкм.

У якості з’язуючих матеріалів для склопластиків використовуються смоли, що багато в чому визначають всі основні характеристики фольгованих матеріалів. Замість смол типу, що застосовувалися раніше для просочення склотканини, фенольної і меламінової усе ширше використовують композиції на основі епоксидних, кремнійорганічних і полімідних смол. Найбільше широко застосовують у даний час сполучені епоксидні і фенолоформальдегідні смоли.

Мідну фольгу, яка використовувалась для плакування .діелектриків, виготовляють гальванічним способом. Чистота складу міді не менш 99,5%. У СРСР стандартна мідна фольга для друкованих плат випускається товщиною 20, 35 і 50 мкм. Величина нерівностей на поверхні фольги залежить в основному від параметрів технологічного процесу і складає 5-8 мкм. .йдучи кращого зчеплення з діелектриком цю поверхню оксидують. Товщина оксидного шару складає 0,15 - 0,35 мкм.

Мідна фольга приклеюється до діелектричних підстав фенолполівінілбутіральним клеєм БФР-4. З метою підвищення теплостійкості й адгезійних властивостей клеячи в нього вводять до 40^ кварцу.

Фольговані гнучкі діелектрики застосовуються для виготовлення БДП і гнучких друкованих кабелів і бувають двох типів: з конструкційною основою (капронова тканина товщиною 90 - 100 мкм, що забезпечує необхідну гнучкість матеріалу) і без конструкційної основи (поліетилентерефталатні, тетрафторитиленові, діамілфталатні, полімідні та ін. плівки).

Плівкові матеріали без конструкційної основи мають гарні механічні й ізоляційні властивості. Для схем з підвищеними діелектричними характеристиками (на високих частотах) використовують гнучкі фольговані діелектрики на основі тетрафторетилена і фторетиленпропілена.

Для виготовлення друкованих плат у СРСР застосовується велике число марок фольгованих діелектриків. У радіопромисловості для виготовлення БДП використовуються наступні матеріали :

• діелектрик фольгований тонкий марки ФДМ-2 (ТУ 16-503.084-71) для гнучких друкованих плат;

• склотекстоліт фольгований травлений марок ФТС-1 і 'ЯС-2 (ТУ 16-503.154-76) для ШП і ПШ;

• склотекстоліт теплостійкий фольгований марок СТФ-1, Ста-2 (ТУ 16-503.161-77) для БДП і ГДП;

• діелектрик фольгований марки Ш-2Е (ТУ ИК-69-72) для ГДП і марок Ш-1Е, ШУ-1Е - для ЦПК;

• діелектрик гнучкий фольгований марки ФДФ-ЗМС-1 (ТУ 6-05-041-649-77) для ЦПК;

• діелектрик гнучкий фольгований марки ФДД (ИУО.029.409 ТУ) .для ЦПК;

• плівка з фторопласта 4МБ, армована, фольгована, марки 5-4МБСФ-1 (ТУ 6-05-041-649-77).

Гнучкий фольгований діелектрик Ф-4МБСФ на основі фторопластовий плівки виготовляється методом прямого пресування без спеціальної додаткової обробки плівки і фольги. Пакет для пресування збирається в наступній послідовності:

фольга-плівка-склотканина-плівка-фольга. Пресування йде при температурі 290 - 300°С и при питомому тиску 50 - 70 кгс/скг протягом 20 - 30 хв. в залежності від товщини діелектрика.

Спеціально для БДП, що виготовляються методом металізації наскрізних отворів, що працюють при температурі до 155°С в 10000 ч, розроблений гнучкий фольгований теплостійкий діелектрик марки ФДРП. Діелектрик являє собою радіаціоно-отверджений поліефірний склопластик, дубльований з однієї чи з двох сторін мідною оксидованою фольгою.

Технічні характеристики такого діелектрика:інтервал робочих температур від -60 до +155°С;міцність зчеплення фольги з підставою більш 0,75 кгс/див²; усадка після підбурення фольги менш 0,1%; питомий об'ємний електричний опір 5.10 Ом-см; тангенс кута діелектричних утрат при частоті 10" Гц 2,5-Ю²; діелектрична проникність при частоті 10⁶ менш 5; електрична міцність 15 кв/мм. Застосування ФДРП планується замість ФДМ.

Для виготовлення МШ методами попарного пресування і пошарового нарощування розроблений тонкий фольгований діелектрик "Слофостит". Новий матеріал виготовляється методом гарячого пресування зі склотканини, просоченої епоксидноноволачним зв’язуючим зі зниженою горючістю. Матеріал має високу стійкість до впливу підвищених температур (125 - 150°С)і розплавленого припоя (260°С). Склотекстоліт має властивість самозагасання, завдяки чому забезпечується підвищенна надійність виробів.

Одним з найбільш перспективних матеріалів для друкованих плат і БДП у тому числі, є в даний час полімідні смоли. Основні їхні властивості: геометрична стабільність, термостійкість (допускають експлуатацію при температурі 400°С); гарні механічні властивості, хімічна інертність, низьке газовиділення, стійкість до радіації і низьких температур, незаймистість, відсутність наволочення при свердлінні. Полімідні смоли і плівки на їхній основі мають високі електричні характеристики: діелектрична проникність 3,0 - 3,5, тангенс кута діелектричних утрат 0,002 - 0,003; питомий об'ємний і поверхневий опори 10 Ом-см і 10 Ом; пробивна напруга 280 кв/мм при 20°С.

Застосовують полімідні смоли в якості сполучного замість епоксидної смоли у фольгованих склопластиках. Пластики на полімідній основі мають цілий ряд переваг; вони значно легше, допускають роботу при більш високій температурі, завдяки гарній гнучкості зручні для переробки, мають більше зусилля відшаровування, у них велика стабільність розмірів після травлення і термосклеювання.

Відзначається, що завдяки високої стабільності розмірів і нагрівостійкості цих матеріалів при свердлінні не виділяються летучі речовини з неприємним запахом. Високий нагрів полімідів дозволяє виготовляти багатошарові схеми з великим числом провідних шарів.

На виставці "Полімери-78" був представлений новий матеріал -теплостійкий фольгований склотекстоліт СТФ. Це твердий (товщиною 0,5 - 3 мм) і тонкий (товщиною 0,08 - 0,5 мм) матеріал, створений без застосування клеячи. Склотекстоліт наз­начений для використання у виробах з підвищеною щільністю монтажу при температурі експлуатації до 180°С. Тому що зв’язуюче не підтравлюється сірчаною кислотою, матеріал можна використовувати при виготовленні МОП методом металізації наскрізних отворів. Для склеювання окремих шарів БДП за допомогою операції пресування застосовують спеціальні прокладки, що склеювали. Як такі прокладки звичайно використовують склотканина, просочену смолою.

Найбільш широке застосування знайшли прокладочні склотканини марки СПТ-3 (ТУ 16-503, 085-75). Товщина прокладок із зазначеної склотканини дорівнює 0,025 і 0,060 мкм. Поверхня склотканини повинна бути рівної,не мати складок, крихт полімеризованої смоли й інших сторонніх включень, а також ділянок, не просочених смолою. Допускаються незначні втрати смоли, а також заломи, що не порушують основу склотканини.

Просочують склотканину для прокладок різними матеріалами:

• штучна термореактивна смола марки ЭКР-30 (спирто-толуольний розчин епоксидної смоли ЭД-6, сполучений з фенол-формальдегідним лаком);

• штучна термореактивна смола марки Э-27-С;

• штучна термореактивна смола марки ЭДД (бутаноло-толуольний розчин) з затверджувачем "Диамет X" (ТУ 130-60);

• штучна термореактивна епоксифенолформальдегідна смола марки ЕІ5 (спиртотолуольний розчин епоксидної смоли, сполучений з фенолформальдегідним лаком ).

Прокладочну склотканину СПТ-3 просочують епоксидною смолою, що труїть, ЕДЛ.

У залежності від типу прокладочної склотканини зміст смоли в ній знаходиться в межах 42 - 52%. Властивості, що клеять, міжшарових прокладок, просочених смолою,повинні зберігатися протягом 90 доби з моменту їхнього виготовлення. Зберігають прокладки при зниженій температурі в герметично упакованих поліетиленових мішках.