Основные составляющие слоистых пластиков для изготовления пп

Наименование слоистого пластика	Армирующий наполнитель	Связующее
Гетинакс	Пропиточная ацетилированная бумага толщиной 0,09…0,13 мм	Фенолформальдегидная смола (ФФС)
Текстолит	Хлопчатобумажная и синтетические ткани (саржа, бязь, шифон, капрон, лавсан, бельтинг (техническая ткань) и др.)	ФФС
Стеклотекстолит	Стеклоткани из бесщелочного алюмоборосиликатного стекла, кварцевая стеклоткань и др.	Совмещенная эпоксидная и ФФС; совмещенная эпоксикремнийорганическая смола; совмещенная с эпоксидной полиимидная смола, бисмалеинимидная смола, триазиновая смола; смеси 2-х последних смол и др.

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 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.5.4.

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. 5.3 и 5.4). Они отличаются от других слоистых пластиков широким диапазоном рабочих температур, низким водопоглощением, высоким значением удельного сопротивления, стойкостью к короблению.

Таблица 5.4.

Сравнительные характеристики широко применяемых диэлектрических материалов для изготовления печатных плат

Параметр	Гетинакс на фенольном связующем	Текстолит на капроновой основе и фенольном связующем	Стеклотекстолит на эпоксидном связующем	Полиимид	Керамика ВК-94-1	Фторопласт армированный
Плотность без фольги,	1300…1400	1300…1500	1600…1900	1400	3600	2200
Относительная диэлектрическая проницаемость на частоте 1 кГц	4,6…6	4,6…6	5…6	3,5…4	10,3	2
Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте	0,008…0,02	0,03…0,04	0,005…0,02	0,002…0,05
Объемное удельное сопротивление,
Диапазон рабочих температур,	-60…+90	-60…+70	-60…+150	-260…+250	-260…+400	-200…+250
Коэффициент теплопроводности,	0,25…0,3	0,23…0,34	0,34…0,74	0,15…0,3	10…20	0,25
ТКЛР,	22	22	8…9	22…26	3…6	80…250
Влагопоглощение, %	0,75…2,6	0,35 – 2,0	0,2…1,5	0,3…1,8	0…0,2	0 – 0,01

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. 5.2). 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 () температуре.

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

Более высокой термостабильностью (до ), прочностью на растяжение, несгораемостью, радиационной стойкостью, а также способностью к равномерному травлению в щелочных растворах обладают полиимидные пленки (см. табл. 5.2 и 5.4), но высокая стоимость и водопоглащение ограничивают их широкое применение коммутационными платами (ДПП и МПП) для микроэлектронной аппаратуры. Термопластичные материалы, обладающие повышенной 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, 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 ,стабильностью электрических характеристик и геометрических параметров, низким водопоглощением (см. табл. 5.4) 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 частности, оксидных керамик на основе (например, в виде поликора),и др., а также бескислородных керамик на основе,AlN, BN, SiC и др.. Перспективно также использование тонких высокотеплопроводящих алмазных пленок с коэффициентом теплопроводности до 900 – 1000 Процесс получения плат из керамических пленок позволяет 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 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 . 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 трещины. Штампуемость, где– 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.).