Полимеры (стр. 6 из 8)

Для изготовления ПП по аддитивной технологии требуются диэлектрики с металлическими включениями, образующими центры кристаллизации при химическом меднении. Для этой цели выпускается слоистый пластик—диэлектрик, содержащий мелкодисперсные частицы металлов—Ag или V.

Качество печатных плат характеризуется следующими свойствами.

1. Прочность является одним из основных свойств, поскольку печатные платы выполняют роль не только диэлектрического основания, но и несущей конструкции. Часто требуется вибропрочность, которой, особенно при больших размерах плат, стеклотекстолит не обладает. Следует иметь в виду, что удельная прочность при толщине, большей, чем 1,5 мм, начинает снижаться, так как затрудняется удаление летучих веществ при отверждении и сказывается градиент температуры, который, как и в случае стекла, проявляется в виде микротрещин на поверхности. Это служит еще одним примером размерного эффекта прочности.

2. Нагревостойкость фольгированных слоистых пластиков определяется по отсутствию вздутий, расслаивания и отклеивания фольги, возникающих при пайке. Критерием является время, в секундах, в течение которого разрушения не наблюдаются при нагреве до 533 К (260 °С). Минимальная нагревостойкость — 5 с, у лучших марок—20 с.

3. Стабильность размеров — изменение длины при смене температур в процессе пайки, когда вся плата перегревается примерно до 393 К (120°С); ТКЛР стеклотекстолита при толщине 1,5 мм составляет 8-10^-6 К^-1, т. е. отличается от ТКЛР меди более чем в 2 раза, поэтому при больших размерах плат возможен обрыв или отслоение фольги. Кроме того, при Т~370 К в эпоксидных смолах наблюдается фазовый переход, выше которого резко возрастает ТКЛР в направлении толщины слоистого пластика, приводящий к обрыву металлизации отверстий. Нестабильность размеров проявляется также в виде неплоскостности — прогиба, коробления, скручивания, которые возникают вследствие механических напряжений.

4. Электрическая прочность стеклотекстолита анизотропна: в продольном направлении она в несколько раз выше, чем в направлении толщины. Причина этому—анизотропия самого материала и наличие микротрещин, уменьшающих эффективную толщину, но не длину и ширину. С увеличением толщины электрическая прочность падает. Так, для плат толщиной 0.5 и 10ммзначение £np соответственно 30 и 10 кВ/мм.

Наименьшее расстояние между соседними проводниками ПП составляет 0,3 мм, при этом допустимое напряжение—50 В. При большем напряжении это расстояние надо увеличивать, например, напряжение 175 В требуют промежутка 0,8 мм, но предельное напряжение 250 В. Для напряжения 500 В печатный монтаж невозможен.

Недостатки фольгированных стеклотекстолитов являются следствием их неоднородной структуры и особенностей используемых материалов. Это—коробление, нестабильность размеров, растрескивание, отслаивание, воспламеняемость, наволакивание смолы при сверлении отверстий. Кроме того, повышение плотности монтажа, использование групповых методов пайки, тяжелые условия эксплуатации требуют использования связующих, обладающих большей теплостойкостью. Наконец, стеклотекстолит из-за высокого tg6 непригоден для СВЧ-техники.

Печатные платы на термопластах. Применение термопластов для изготовления ПП имеет следующие преимущества:

1. Повышение нагревостойкости до 700 К.

2. Возможность применения в СВЧ-аппаратуре благодаря малым значениям tg6.

3. Упрощение технологии изготовления переходных отверстий, возможность формовки углублений, монтажных фланцев. Лучшим материалом для этой цели является фторопласт, армированный стеклотканью и фольгированный с двух сторон. Его выпускают в виде листов толщиной 0,5 мм под маркой фторопласт-4Д армированный, фольгированный (ТУ 6-05-164-78). Он нагревостоек до Т=520 К, имеет tg

=0,0007 при частоте 10¹⁰ Гц и пригоден для СВЧ-техники.

В качестве ПП начинают применять и фольгированную полиимидную пленку, однако преимущества полиимида более полно реализуются, когда он используется в качестве подложек многослойных тонкопленочных коммутационных ПП. Отметим, что и фторопласт, и полиимид примерно в 10 раз дороже стеклотекстолита, их применение должно быть строго обосновано.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ЭМАЛИ, ЛАКИ И КОМПАУНДЫ

Общая черта этих материалов состоит в том, что они образуют прочную твердую пленку, способную защищать, пассивировать поверхность изделий или придавать им товарный вид.

Компоненты современной РЭА и ее сборочные единицы—радиоэлектронные ячейки—имеют небольшие размеры, почти не содержат механически перемещаемых деталей, часто вскрываемых крышек или отверстий. Это создает возможность защищать блоки и ячейки пленкой—сплошной оболочкой из лака, эмали или компаунда. Такой способ защиты и одновременно придания прочности называют бескорпусной герметизацией. Он обладает преимуществами по сравнению с герметизацией в корпусе (дешевизна, технологичность, малые размеры, возможность полной автоматизации). Однако такие оболочки, непосредственно примыкающие к поверхности твердотельного активного прибораилипроводника и резистора, могут не только подавлять массообмен между изделием и внешней средой, но и участвовать в нежелательных физико-химических процессах, влияющих на работоспособность РЭА. В этом случае необходимо учитывать и физическую, и химическую совместимости материалов, что ставит перед конструктором новые, трудные задачи.

Дестабилизирующие процессы в результате взаимодействия твердотельного прибора или элемента с атмосферой протекают обычно медленно, а их проявления неочевидны и многообразны. Среди них—коррозия пленочных и печатных проводников, электромиграция, механические напряжения и деформации, обрывы внутренних проволочных соединений и др. В силу своей природы особенно чувствительны к внешним воздействиям полупроводниковые приборы, для защиты которых приходится использовать комбинацию материалов и методов. Лаки, эмали и компаунды применяют не только в качестве оболочек компонентов, но и для герметизации крышек корпусов РЭА и ее блоков, а также для пропитки моточных изделий, волокнистых и листовых наполнителей при изготовлении слоистых пластиков. В этом случаеихназывают пропиточными.

Лаки — это растворы пленкообразующих веществ (лаковой основы) в летучих жидкостях. Лаковой основой могут быть природные искусственные или синтетические полимеры, которые после нанесения пленки и испарения растворителя в результате химических реакций окисления, полимеризации или поликонденсации отверждаются, образуя плотное и прочное покрытие.

Лаки, требующие для (утверждения температуры, большей 343 К (70 °С), называют лаками горячей (печной) сушки, в отличие от лаков холодной (воздушной, естественной) сушки. Как и в случае эпоксидных смол, преимущества имеет отверждение в горячем состоянии, когда химические процессы происходят более глубоко и полно. Благодаря применению растворителей лаки могут иметь меньшую вязкость, чем эмали и компаунды, и поэтому особенно пригодны в качестве пропиточных материалов.

Если лак используется в виде защитной пленки, требуется, чтобы это покрытие обладало хорошей адгезией, было нехрупким, стойким к термоударам и нагреванию во влажной атмосфере. Иногда необходимо, чтобы лаковое покрытие можно было бы пропаять для повышения ремонтоспособности изделия. Большинству предъявляемых требований удовлетворяют эпоксидные лаки, но недостаток их в трудностях удаления пленки при ремонте.

Лаковые покрытия являются относительно плотными только при малой толщине (15 ... 75 мкм), слои большей толщины отверждаются с образованием капилляров диаметром 1 ... 10 мкм, через которые удаляются пары растворителя. Поэтому увеличение толщины покрытия сверх 100 мкм неэффективно, а столь тонкие лаковые покрытия надежно служат только в атмосфере без повышенной влажности. Лаки прозрачны и бесцветны и неспособны придать изделию товарный вид.

Наиболее эффективными защитными характеристиками обладает фторосодержащий лак ФП-525. Время сушки лака велико (1 ...2ч) и значительно превышает длительность всех других операций герметизации. Большой выигрыш в производительности можно получить при сушке ультрафиолетовым излучением, когда операция завершается за 15 ... 30 с.

Эмали—пигментированные лаки. Пигментом в лакокрасочном производстве называют тонкодисперсные порошки неорганических веществ, предназначенные для введения а лак путем растирания пасты. Обычно пигментами служат оксиды металлов, которые окрашивают покрытия и делают их непрозрачными (придают укрывистость), повышают механическую и абразивную прочность, защищают металл от коррозии. Так, эмаль, содержащая сурик (Рb₃О₄), замедляет коррозию черных металлов, окись цинка — алюминия. Пигменты в виде металлических порошков способствуют отражению света и защищают детали от перегрева при солнечном освещении. При наполнении медью, золотом, серебром эмали могут обладать хорошей электропроводностью, что позволяет использоватьих в качестве проводников толстопленочных ГИС и экранировки аппаратуры. Содержание пигментов в эмалях составляет 100 ... 150% от массы пленкообразующего полимера, поэтому они имеют меньшую, чем лаки, способность проникать в трещины и поры и впитываться в волокнистые материалы. Необходимо также учитывать возможности химического взаимодействия лака и пигмента, поскольку реакционная поверхность пигмента очень велика—около 1 м²/г.

Эмали, как и лаки, пористы, вследствие чего могут набухать в атмосфере, содержащей пары воды, но особенно органических веществ. Вода может проникать сквозь пленки также под действием осмотического давления.