9.5. Покрытия

При создания элементов печатного монтажа (проводников, контактных площадок, концевых контактов и пр.), применяют металлические покры­тия (табл. 9.7).

Таблица 9.7.

Металлические покрытия

Покрытие	Толщина, мкм	Назначение
Сплав Розе	1,5..З	Защита от коррозии, обеспечение паяемости
Сплав олово—свинец	9...15	То же
Золотое и его сплавы (золото—никель, золото—кобальт и др.)	0,5..З	Улучшение электропроводности, внешнего вида, снижение переходного сопротивления, защита от коррозии
Медное	25...30	Обеспечение электрических параметров, соедине­ние проводящих слоев
Серебряное	6...12	Улучшение электропроводности
Серебро—сурьма	6...12	Улучшение электропроводности, повышение из­носоустойчивости переключателей и концевых контактов
Палладиевое	1...5	Снижение переходного сопротивления, повыше­ние износоустойчивости контактов переключате­лей и концевых контактов
Химический никельиммерсионное золото Химический никельхимический палладий Иммерсионное золото Химическое олово	0,2...0,4	Финишное покрытие контактных площадок и ламелей
Никелевое	3...6	Защита от коррозии, повышение износоустойчи­вости контактов переключателей и концевых кон­тактов
Родий	0,1...З	Повышение износоустойчивости и твердости кон­тактов переключателей и концевых контактов

В производстве ПП применяются следующие способы нанесения ме­таллических покрытий:

• химическое осаждение металлов из водных растворов солей;

• гальваническое осаждение;

• магнетронное напыление;

• термовакуумное испарение;

• горячее лужение и др.

Для создания изоляционных слоев на металлических основаниях теплонагруженных ПП используют неметаллические неорганические покры­тия, например, оксидный слой на алюминии или его сплавах. Анодирован­ный алюминий не может обеспечить гарантированное значение сопротив­ления изоляции (10⁹—10¹⁰ Ом) на площадях более 100 х 100 мм, поэтому поверхность анодированного основания грунтуют органическими и неорганическими даэлектриками (четыре слоя эпоксидного порошка или пасты, вжигаемые в основание при температуре (°С); полиимидный лак, слои Si0₂ и др.). Широко применяются металлические пластины из стали, покрытые эпоксидной смолой, легкоплавким стеклом, лакокрасочным покрытием, эмалью, прокладочной стеклотканью, полимерным пленочным материа­лом. В табл. 9.8 приведены параметры металлических оснований ПП с изо­ляционным слоем [12].

Таблица 9.8.

Параметры металлических оснований ПП с изоляционным слоем

Параметр	Вид покрытия
	алюминий с эпоксид­ной смолой	анодиро­ванный алюминий	эмалиро­ванная сталь	ковар с ди­электриче­ским по­крытием	титан, по­крытый анодным слоем AI2O3	сталь с эпоксид­ной смо­лой
Диэлектрическая постоянная	4	7	10-12	4,6	7	10-12
Максимальная тем­пература ТП, °С	250	450	1000	500	500	400
Объемное удельное сопротивление, Ом • см	26 • 106	1013	1011	109	1012	9,7 ·106
Плотность, г/см3	2,7	2,8	6,4	8,5	4,8	7,8
ТКЛР · 106, К-1	24	16...18	10...16	16	20	12
Теплопроводность, Вт/(м • К)	49	200	40	280	29	1,1

При выборе материала основания ПП (базового материала) большое значение имеет элементная база (традиционная — корпусная, бескорпусная, поверхностно-монтируемые компоненты).

Бескорпусные ЭРИ можно устанавливать на ПП с высокой плотностью межсоединений (независимо от материала основания).

Традиционные корпусные ЭРИ можно устанавливать на любые ПП с монтажными отверстиями.

Для установки поверхностно-монтируемых компонентов (ПМК) необ­ходимо скомпенсировать существующую значительную разницу между ТКЛР основания ПП, корпуса и материала выводов ПМК, которая особен­но проявляется при пайке выводов на поверхность ПП. Для компенсации термического расширения в качестве основания можно применять: полиимид, керамику, кевлар, слоистую структуру медь—инвар—медь, пластмас­совые переходные панели-держатели для ПМК.

Особое внимание уделяют базовым материалам для ПП с высокой плотностью монтажа с микропереходами, для которых применяют материалы, пригодные для лазерной технологии. Базовые материалы для этой технологии можно разделить на две группы.

1. Упрочненные базовые материалы и препреги (разработанные специ­ально для лазерной технологии нетканые стекломатериалы с заданной гео­метрией элементарной нити и заданным распределением нити: плоской стороной в направлении оси Z); органические материалы с неориентиро­ванным расположением волокон (арамид); препрег для лазерной техноло­гии; стандартные конструкции на основе стеклоткани и др. Конструкция МПП с упрочненными базовыми материалами состоит из n-слойного стержневого (внутреннего) слоя и двух и более последовательно наращи­ваемых слоев с микроотверстиями с обеих его сторон.

Препрег для лазерной технологии имеет меньшую толщину стеклонити по оси Z по сравнению со стандартной прокладочной стеклотканью, т. е. лазер удаляет меньший слой стекла. Лазерные препреги используют в кон­струкциях со стандартными базовыми материалами фирмы Isola AG.

2. Неупрочненные базовые материалы (медная фольга, покрытая смо­лой с состоянием В — частично заполимеризованная смола или с состоя­нием С — полностью заполимеризованная смола, например, Isofoil, Ecofoil с высокой температурой стеклования Т > 150 °С, Lambdafoil, и другие, а также жидкие диэлектрики и диэлектрики с нанесенной сухой пленкой). К медной фольге, покрытой смолой предъявляют следующие требования: равномерность толщины последовательно наращиваемого диэлектрическо­го слоя, необходимая для оптимальной настройки лазера; равномерное за­полнение смолой запечатываемых отверстий стержневого слоя с мини­мальным количеством впадин; минимальные допуски на толщину наноси­мого слоя смолы. Решающую роль в обеспечении этих требований играет вязкость наносимой смолы. Многослойные ПП с высокой плотностью монтажа с микропереходами, изготавливаемые с использованием медной фольги, покрытой смолой, состоят из 2—4-слойного стержневого слоя (внутреннего) и по одному-двум наращиваемых слоев с каждой стороны.

В настоящее время во всем мире ведутся работы по производству него­рючих фольгированных диэлектриков, соответствующих стандарту UL94V-0, не содержащих вредных галогенов и брома. Механические, элек­трические характеристики галогенонесодержащих материалов лучше, чем у FR-4/FR-5; разрушение галогенонесодержащих материалов происходит при более низких температурах нагрева по сравнению FR-4/FR-5, но это не влияет на конструкцию ПП, так как скорость этого процесса очень мала. Галогеносодержащие материалы более стойки к нагреву и совмести­мы с процессами бессвинцовой пайки, температура плавления припоя при которой выше на 30...40 "С оловянно-свинцового припоя. В качестве при­мера можно привести ламинат фирмы Isola (Германия) DURAVER-E-Cu quality 156 не содержащий галогенов и имеющий температуру стеклования T_g= 150 °С. Он применяется в радиотелефонах и в системных платах быто­вых компьютеров. Основными поставщиками галогенонесодержащих мате­риалов являются следующие компании: Hitachi, Isola AG, Matsushita, Mitsui, Nan Ya, Nelco, Polyclad, Sumitomo Bacelite и Toshiba.

Большое внимание уделяется разработке новых материалов. Компания Isola AG разработала целый ряд материалов с улучшенными рабочими ха­рактеристиками:

DURAVER-E-Cu quality 114-7;= 150 °С;

DURAVER-E-Cu quality 117 — T_g = 170 "С, высокой стабильностью раз­меров;

IS410 — T_g = 180 °С, повышенной теплоустойчивостью;

FR408 - 7;=180°С;

DURAVER-BT-Cu — T_g= 180 °С, высокой надежностью подложки;

GIGAVER 210 — T_g> 180 °С для передачи высокочастотных сигналов с малыми диэлектрическими потерями;

DURAVER-PD-Cu — T_g = 260 "С, высокой теплоустойчивостью, высо­кой стабильностью размеров и минимальным из всех перечисленных мате­риалов расширением по оси Z

Контрольные вопросы

1. Какие базовые материалы применяют в производстве ПП?

2. Какая толщина медной фольги в отечественных фольгированных диэлектриках?

3. Перечислите способы получения медной фольги?

4. Какие требования предъявляют к фольгированным диэлектрикам?

5. Какие дополнительные требования предъявляют к материалам основания ПП для передачи высокочастотных сигналов?

6. Какие дополнительные требования предъявляют к материалам основания ГПП, ГПК и ГЖП?

7. По каким параметрам проводят контроль материала основания ГПП, ГПК и ГЖП?

8. Какие материалы применяют в качестве изоляции на металлических основаниях ПП?

9. Почему ТКЛР материала ПП, корпуса и выводов ПМК при монтаже их на ПП должны быть примерно одинаковыми?

10. Назовите основные, направления разработки новых гибких диэлектриков?

23