Классификация печатных плат и способов их изготовления
ОДНОСТОРОННЯЯ ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА
Проводящий рисунок размещен на одной стороне.
РЕЛЬЕФНАЯ ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА
Выполняется с рисунком на одной стороне и монтажом электрорадиоэлементов на другой стороне.
ДВУСТОРОННЯЯ ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА
Проводящий рисунок на обеих сторонах. Основание диэлектрик, реже металл.
МНОГОСЛОЙНАЯ ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА
Электрическая связь между слоями осуществляется объемными деталями (штифты) и химико-гальванической металлизацией. Платы применяются в вычислительной технике.
ГИБКАЯ ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА
Изготавливаются на эластичном основании толщиной 0,1..0,2 мм. Разновидность — гибкий печатный кабель (шлейф). Применяется, если платы подвергаются вибрации, многократным изгибам или ей необходимо придать изогнутую форму.
ПРОВОДНАЯ ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА
Применяется на этапе моделирования, мелкосерийного производства. Монтаж осуществляется проводами.
Конструкционные материалы для печатных плат и их характеристики
Слоистые диэлектрики из наполнителя и связующего вещества, которое обычно представляет собой термореактивные и термопластичные смолы, а также керамику и металлические материалы.
Выбор материала определяется электроизоляционными свойствами, воздействием агрессивных сред, механической прочностью и стабильностью параметров.
Фольгированные диэлектрики выпускают с покрытием из электролитической меди иногда алюминия или никеля, причем для улучшения прочности сцепления меди с основанием оно с одной стороны оксидировано или покрыто слоем хрома толщиной 1.3 мкм. Фольга имеет стандартизованную толщину: 5, 18, 37, 70, 105 мкм и характеризуется чистотой меди 99.5%, пластичностью, высотой микронеровностей 0,4..0,5 мкм. Основа слоистых пластиков — электроизоляционная бумага, хлопчатобумажная ткань, стеклоткань. Фольгированные диэлектрики выпускаются в виде листов 400..1100 мм и толщиной 0,06.. 3 мм.
Материалы печатных плат
Гетинакс — дешев, хорошо обрабатывается, отличается удовлетворительными электроизоляционными качествами. Используется в бытовой аппаратуре.
Марки гетинакса:
ГФ-1-35, ГОФ-2-50, ГОФВ-2-35.
Обозначения:
Ф — фольгированный,
О — огнестойкий,
В — влагостойкий,
1 цифра — толщина диэлектрика, мм,
2 цифра — толщина проводника , мм.
Текстолит — для мощных цепей питания и высоких напряжений, уменьшения опасности возгорания. Для этого в состав вводят особые вещества — антипирены.
Стеклотекстолит — используется для сложных климатических условий - 60..+150 0С . низкая влагопоглощаемость, слабо коробится, высокое значение поверхностного и объемного сопротивления.
Марки стеклотекстолита:
СТЕК — с адгезионным слоем,
СТАМ — с катализатором,
СФО — огнестойкий,
ДФС — самозатухающий,
ФДМ1А — тонкий,
ФТС-1 — травящийся,
СТПА1 — с тонкой фольгой,
СТНФ — негорючий,
СТОФамит — специального назначения.
Нефольгированные диэлектрики используются для аддитивного способа изготовления печатных плат. Для улучшения прочности сцепления с металлическим покрытием на его поверхность наносят тонкий полуотвержденный клеевой слой (эпоксидно-каучуковую композицию). Для повышения качества в лак, пропитывающий стеклоткань вводят 0,1..0,2% палладия, олова или закиси меди, которая незначительно снижает качество изоляции.
Для производства печатных кабелей используются армированные, фольгированные пленки из фторопласта: ФАФ-4Д, полиэфирные пленки ПЭТФ.
Напрессовкой фольги на термопластичную основу добиваются высокой точности и стойкости к температурным перепадам.
Для печатных плат СВЧ диапазона используют полимеры — фторопласт, полиэтилен, полипропилен, полистирол и их сополимеры. Для улучшения свойств добавляют двуокись титана, армируют, плакируют медной фольгой. Используют стеклянный наполнитель для улучшения температурных свойств.
Полистирол с наполнителем ПТ-3, СТ-3.
Керамические материалы с наполнителем для микросборок: 22ХС.
Стеклоткань прокладочная: СП-1-0.025.
фольга электрическая: ФМЭГ-Н (пластичная, общего назначения, нагревостойкая, с хромовым покрытием).
Металлические платы используют в изделиях при больших токовых и температурных нагрузках. Изолирующий слой получают оксидированием (Al2O3) , причем пленка толщиной около 100 мкм и изоляция 1010 Ом. На стальных основаниях изолирующий слой образуют с помощью специальных эмалей в виде тонких пленок.
Эмали: оксиды магния, кальция, кремния, бора, бериллия и их смеси + связка (полихлорвинил) + пластификаторы.
Эмаль вжигают с последующим прокатом между валами, что позволяет создавать многослойную структуру с отличными механическими и электрическими свойствами.
Испытания заготовок
Испытания заготовок включают:
1. Определение прочности сцепления фольги с диэлектриком.
2. Определение допустимого числа изгибов.
3. Испытание электрических свойств.
4. Испытание на горючесть.
5. Испытание на пробивку отверстий.
6. Испытание на устойчивость к электролитической коррозии.
7. Испытание на устойчивость к действию растворителей.
8. Содержание смолы в стеклоткани.
Параметры стеклотекстолита
Толщина фольги: 0,08..0.3 мм.
Толщина основы: 1,5..1,6 мм.
Стабильность размеров: не менее 0,009 на м2.
Температура стеклования: 140 0С.
Платы для поверхностного монтажа должны иметь допуск на ширину дорожки 0.025 мм, при ширине дорожки 0.2...0.12 мм.
При изготовлении плат учитываются:
1. Концентрация напряжений после сверления отверстий вызывает отслоение площадок.
2. Повышенное содержание стекловолокна увеличивает износ режущего инструмента.
3. Адгезия меди к стекловолокну хуже, чем к смоле.
4. Качество пропитки влияет на вероятность расслоения платы (оптимум 30-40% стекловолокна — 100..140 нитей на 100 мм.).
Снижение диэлектрической проницаемости у стекла с увеличением содержания смолы.
Фольга
В состоянии поставок защищена от повреждения при хранении и сверлении медно-алюминиевым протектором толщиной 50..70 мм, который после сверления снимается. Электролитическая фольга покрывается электролитическим цинком. При прессовании цинк диффундирует в медь, образуя тонкую пленку латуни. Пленка не реагирует с отвердителем смолы и защищает медь от окисления. Для изготовления МПП такой обработке подвергается и внешняя сторона фольги.