Лекция №22 : «Конструкционные материалы и способы формирования рисунка при изготовлении печатных плат».
I. Конструкционные материалы, применяемые для изготовления ПП.
II. Способы формирования рисунка ПП.
III. Способы создания токопроводящего покрытия в ПП.
Конструкционные материалы, применяемые для изготовления печатных плат
В качестве конструкционных материалов печатных плат обычно используются фольгированные и нефольгированные слоистые диэлектрики (пластики) различного типа и толщины.
Фольгированные диэлектрики представляют собой электроизоляционные основания, плакированные обычно электролитической медной фольгой с оксидированным гальваностойким слоем, прилегающим к электроизоляционному основанию. В зависимости от назначения фольгированные диэлектрики могут быть односторонними и двусторонними и иметь толщину от 0,06 до 3,0 мм.
Нефольгированные диэлектрики, предназначенные для полуаддитивного и аддитивного методов производства плат, имеют на поверхности специально нанесенный адгезивный слой, который служит для лучшего сцепления химически осаждаемой меди с диэлектриком.
Большинство печатных плат для технических средств ЭВМ в настоящее время изготавливают субстрактивным методом (травление фольгированного диэлектрика).
Диэлектрическое основание платы представляет собой обычно бумажную (гетинаксы) или текстильную (текстолиты) основу, пропитанную фенольной либо эпоксидной смолой.
Преимущество гетинаксов заключается в том, что они легко поддаются механической обработке, поэтому возможна организация серийного и массового производства. К недостаткам материалов этого типа относятся повышенная чувствительность к влажности и нестабильность размеров.
|
|
|
В настоящее время намечается тенденция к использованию эпоксидной невоспламеняющейся бумаги, которая обладает лучшей стабильностью параметров и более приспособлена к автоматизации.
В стеклотекстолитах в качестве основы используют стеклоткань, пропитанную эпоксидной смолой. Они применяются, в основном, для производства ДПП и МПП.
Смеси «эпоксидная смола-стеклоткань» придаются определенные характеристики, зависящие от соотношения используемого кол-ва смолы и скорости проведения процесса отвердения. Заданная толщина диэлектрика достигается путем набора определенного кол-ва листов, а с наружных сторон добавляют листы фольгированной меди, которая предварительно под 
вергаются оксидированию со стороны, входящей в контакт с материалом. Весь комплект
помещается между идеально чистыми полированными плитами гидравлического пресса многоярусного типа, оснащенного системой подогрева.
|
|
|
К числу важнейших характеристик материалов печатных плат обычно относят пределы прочности при растяжении и изгибе, максимальное удлинение, прочность сцепления фольги, максимальное удлинение при механических нагрузках или воздействии температуры, стойкость к перегибам, максимальную рабочую температуру, допустимое кратковременное воздействие температуры, влагопоглощение, сопротивление изоляции, электрическую прочность, диэлектрическую проницаемость и потери и др. При анализе характеристик диэлектрических материалов необходимо учитывать также, что ряд прочностных характеристик, коэффициенты термического расширения материалов зависят от геометрических направлений.
Медная фольгаимеет толщину преимущественно 35 и 50 мкм.
Для увеличения плотности соединений при субстрактивном методе формирования проводящего рисунка МПП (ширина линий 125...150 мкм) в последнее время все чаще используется тонкая фольга толщиной 5 и 10 мкм. Однако производство такой фольги связано с определенными трудностями. Поэтому обычно, если требуется наименьшая ширина линии проводящего рисунка, применяют аддитивные или полуаддитивные методы.
Из других материалов, используемых при изготовлении печатных плат, наиболее широко применяют никель и серебро в качестве металлического резиста, для обеспечения пайки, сварки. Кроме того, используется целый ряд других металлов и сплавов (например, олово — висмут, олово — индий, олово — никель и т. д.), назначение которых — обеспечение избирательной защиты или низкого контактного сопротивления, улучшение режимов пайки. Дополнительные покрытия, увеличивающие электропроводность печатных проводников, в большинстве случаев выполняют гальваническим осаждением, реже — способами вакуумной металлизации и горячего лужения.
|
|
|
В отличие от жестких печатных плат гибкие платы могут применяться как в стационарном режиме пайки, так и в динамическом. Если в первом случае ГПП подвергаются перегибам только во время производства и монтажа, то во втором они подвергаются постоянному или периодическому воздействию напряжения изгиба в результате качающего, сочленяющего или скручивающего усилия. Поэтому одна из важнейших характеристик ГПП (при сохранении всех остальных требований к ее материалам) — высокая устойчивость диэлектрических материалов ГПП к механическим воздействиям, т. е. к снятию и отслоению печатных проводников от основания. Эта устойчивость характеризуется числом перегибов на определенном радиусе и адгезией металлической фольги к диэлектрику. Основные материалы для ГПП: лавсан фольгированный (ЛФ-1) и полиимид фольгированный (ПФ-1, ПФ-2). Полиимид обладает наилучшими характеристиками (за исключением стоимости) и является самым распространенным диэлектриком для ГПП. При необходимости обеспечения низкой стоимости чаще всего используется лавсан.
|
|
|
До недавнего времени фольгированные диэлектрики на основе эпоксидно-фенольных смол, а также применяемые в ряде случаев диэлектрики на основе полиимидных смол удовлетворяли основным требованиям изготовителей печатных плат. Необходимость улучшения теплоотвода от ИМС и БИС, требования низкой диэлектрической проницаемости материала платы для быстродействующих схем, важность согласования коэффициентов термического расширения материала платы, корпусов ИМС и кристаллоносителей, широкое внедрение современных методов монтажа привели к необходимости разработки новых материалов. Широкое применение в современных конструкциях технических средств ЭВМ находят МПП на основе керамики. Применение керамических подложек для изготовления печатных плат обусловлено прежде всего использованием высокотемпературных способов создания проводящего рисунка с минимальной шириной линий, однако используются и другие преимущества керамики (хорошая теплопроводность, согласование по коэффициенту термического расширения с корпусами ИМС и носителями и т. п.). При изготовлении керамических МПП наиболее широко используется толстопленочная технология.
В керамических основаниях в качестве исходных материалов широко применяются оксиды алюминия и бериллия, а также нитрид алюминия и карбид кремния.
Основным недостатком керамических плат является ограниченность их размеров (обычно не более 150x150 мм), что обусловлено в основном хрупкостью керамики, а также сложностью достижения необходимого качества.
Формирование проводящего рисунка (проводников) осуществляется трафаретной печатью. В качестве материалов проводников в керамических платах подложечного вида используются пасты, состоящие из металлических порошков, органического связующего вещества и стекла. Для проводниковых паст, которые должны обладать хорошей адгезией, способностью выдерживать многократную термообработку, низким удельным электрическим сопротивлением, применяются порошки благородных металлов: платины, золота, серебра. Экономические факторы заставляют применять также пасты на основе композиций: палладий — золото, платина — серебро, палладий — серебро и др.
Изоляционные пасты изготавливаются на основе кристаллизующихся стекол, стеклокристаллических цементов, стеклокерамики. В качестве материалов проводников в керамических платах пакетного вида используются пасты, изготовленные на основе порошков тугоплавких металлов: вольфрама, молибдена и др. В качестве основания заготовки и изоляторов применяются ленты из сыров керамики на основе оксидов алюминия и бериллия, карбида кремния, нитрида алюминия.
Металлические жесткие основания, покрытые диэлектриком, характеризуются (как и керамические) высокотемпературным вжиганием в подложку толстопленочных паст на основе стекол и эмалей. Особенности плат на металлическом основании — повышенная теплопроводность, конструкционная прочность и ограничения по быстродействию из-за сильной связи проводников с металлическим основанием.
Широкое применение находят пластины из стали, меди, титана, покрытые смолой или легкоплавким стеклом. Однако наиболее совершенным по комплексу
показаний является анодированный алюминий и его сплавы с достаточно толстым слоем оксида. Анодированный алюминий применяется также для тонкопленочной многослойной разводки плат.
Перспективно применение в печатных платах оснований со сложной составной структурой, включая металлические прокладки, а также оснований из термопластиков.
Основания из фторопласта со стекловолокном используются в быстродействующих схемах. Различные композиционные основания из кевлара и кварца» а также медь — инвар — медь используются в тех случаях, когда необходимо иметь термический коэффициент расширения, близкий к коэффициенту расширения оксида алюминия, например в случае монтажа на плату различных керамических кристаллоносителей (микрокорпусов). Сложные подложки на основе полиимида используются главным образом в мощных схемах или при высокотемпературных применениях печатных плат.
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 686; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!