69.Типы и свойства нефольгированных и фольгированных диэлектриков, используемых для изготовления печатных плат.

Отечественная промышленность выпускает широкий ассортимент фольгированных медью и нефольгированных материалов с различными физико-механическими, электрическими и технологическими свойствами. В большинстве своем они не уступают зарубежным аналогам и могут удовлетворять практически любые потребности конструкторов РЭС.

Тенденция совершенствования РЭС вызывает потребность разработки новых конструкционных материалов для изготовления ПП специального применения с высокими показателями качества и приемлемой стоимостью. Анализ показывает, что проблема создания высококачественных конструкционных материалов для ПП не потеряла свою актуальность, несмотря на большие достижения в этой области. Поэтому ниже рассматриваются свойства хорошо известных материалов и акцентируется внимание на свойствах новых материалов, отражающих достижения производителей этой продукции.

Широко распространенными конструкционными материалами являются гетинаксы и стеклотекстолиты /1,2/.

Гетинакс представляет собой слоистый диэлектрик, получаемый методом горячего прессования бумаги, пропитанной фенольной или эпоксидной смолой. Гетинакс хорошо обрабатывается и является самым дешевым материалом, но обладает высоким водопоглащением (2,9%), существенно влияющим на электрическое сопротивление изоляции ПП в условиях повышенной влажности. Поэтому его применяют в РЭС, не испытывающих циклическое интенсивное воздействие климатических факторов, вызывающих конденсацию воды на поверхности диэлектрика.

Диэлектрик в стеклотекстолите состоит из слоев стеклоткани, в большинстве случаев пропитанных эпоксидной смолой. Для обеспечения однородности свойств стеклотекстолита в различных направлениях волокна в слоях стеклоткани располагаются перпендикулярно друг другу. Стеклотекстолит отличается низким (0,2 – 0,3%) водопоглащением, благодаря чему они могут эксплуатироваться в сложных климатических условиях. Диапазон рабочих температур традиционных стеклотекстолитов составляет от – 60 до 150 ⁰С.

Для производства жестких ПП производятся фольгированные гетинаксы и стеклотекстолиты, покрытые медной фольгой с одной или двух сторон. Толщина фольги стандартизирована и имеет значения 5, 18, 35, 50, 70 и 105 мкм. Фольга характеризуется высокой чистотой состава (99,5%), пластичностью, высотой микронеровностей 0,4 – 0,5 мкм и однородностью кристаллической структуры. Последнее свойство имеет большое значение для равномерного травления меди по всей поверхности заготовки ПП.

Марки наиболее популярных отечественных гетинаксов и стеклотекстолитов, используемых при изготовлении ОПП и ДПП по субтрактивной технологии и комбинированным позитивным методом приведены в табл. 2.1.

Стеклотекстолит СФВН – новый материал, разработанный для проектирования РМ, подвергающихся длительное время воздействию высоких температур. Его максимальная рабочая температура составляет 280 ºС. СФВН обладает низким коэффициентом линейного расширения и хорошей стабильностью линейных размеров. Связующим звеном в этом стеклотекстолите является не эпоксидная смола, а бисмалеимидный полимер, модифицированный различными соединениями, которые отличаются высокой адгезионной активностью и теплостойкостью. В табл. 2.2 приведены свойства материала СФВН и для сравнения свойства стеклотекстолита FR-4 (фирма ISOLA, Германия), удовлетворяющего требованиям международных стандартов.

Фирма ISOLA производит также материалы FR-2 (наполнитель – бумага, связующие – фенольная смола), FR-3 (наполнитель – бумага, связующие эпоксидная смола), FR-5, G-10 и G-11 (наполнитель – стеклоткань, связующее – эпоксидная смола) и др.

Высококачественные материалы, соответствующие мировым стандартам, разработаны АОЗТ «Молдавизолит». Примером этих материалов являются следующие:

- МИ1112 –гетинакс фольгированный (тип FR-2);

- МИ1222 – стеклотекстолит фольгированный (тип FR-4).

Материалы МИ1112 и МИ1222 поставляются с односторонним и двусторонним фольгированием диэлектрика.

Нефольгированные диэлектрики применяют при аддитивной и полуаддитивной технологиях производства ПП. Получили распространение два типа материалов – СТЭК и СТАМ. Материал СТЭК содержит на поверхности тонкий (50 – 100 мкм) полуотвержденный клеевой слой (например, эпоксиднокаучуковую композицию), который повышает адгезию меди к диэлектрику при ее избирательном осаждении. Материал СТАМ характерен тем, что в лак, пропитывающий стеклоткань, вводят 0,1-0,3 мас.% палладия, смеси палладия с оловом или закиси меди. Эти примеси незначительно снижают электрическое сопротивление изоляции диэлектрика, но способствуют избирательному осаждению меди и повышению качества металлизации.

Помимо нефольгированных диэлектриков при изготовлении ПП по полуаддитивной технологии используют стеклотекстолит марок СТПА-5-1 и СТПА-5-2 с толщиной фольги 5 мкм, которая удаляется с пробельных участков после наращивания меди на поле проводников.

Для производства ПП микроволнового диапазона применяют отечественный материал ФЛАН, получаемый из композиции на основе полифениленоксида. Он облицован с двух сторон медной фольгой; отличается стабильностью диэлектрической проницаемости и низкими диэлектрическими потерями. Сверхвысокочастотным является и материал Брикор (Франция), изготавливаемый на основе Арилокса, покрытый с двух сторон медной фольгой толщиной 18 или 35 мкм. Диэлектрическая проницаемость Брикора значительно меньше, чем у гетинаксов и стеклотекстолитов и составляет около 2.

Довольно часто приходится решать задачу проектирования ПП, эффективно отводящих тепло от теплонагруженных транзисторов, тиристоров и других компонентов. Для этого применения разработан фольгированный материал, имеющий слоистую структуру (медь – изолятор – металл). Изолятором является полимер с керамическим компаундом на стекловолоконной основе, а в качестве теплоотводящего металла используется алюминий толщиной от 0,8 до 3 мм. Изоляционный слой на поверхности алюминия и в отверстиях можно сформировать анодным оксидированием. Толщина получаемых оксидных пленок зависит от состава электролита и режима электролиза и находится в пределах от нескольких десятков до сотен микрон с сопротивлением изоляции 10⁹ – 10¹⁰ Ом.

Полиимид один из теплостойких материалов; его максимальная рабочая температура около 250 ºС. Он обладает высокой прочностью на растяжение, несгораемостью и радиационной стойкостью. Главными недостатками полиимида являются:

- значительное водопоглощение (около 3%), которое приводит к ухудшению изоляции ПП, а также может вызывать деградационные явления при пайке;

- низкая адгезия к полиимидной пленке металлических и неметаллических материалов;

- высокая стоимость.

Фольгированный травящийся стеклотекстолит применяют при изготовлении ПП методом металлизации сквозных отверстий.

Для соединения отдельных слоев МПП при их изготовлении методом прессования нашли применение различные прокладочные стеклоткани, пропитанные термореактивным связующим, например стеклоткани марок СП-1, СПТ (травящаяся), СПС (самозатухающая), СТП-3 и СТП-4. Стеклоткани имеют следующие основные характеристики: толщина 0,025 – 0,1 мм; массовая доля связующего 48-56%; массовая доля летучих веществ 0,75 – 1,2%.