<Проектирование электронных устройств на основе печатного монтажа

Материалы для изготовления печатных плат.

Требования.

1. Прочность (способность материала противостоять внешним напряжениям).
2. Вибропрочность (особенно важно для плат больших размеров).
3. Удельная прочность. При увеличении толщины платы после 1,5мм удельная прочность падает, э
4. то проявляется в виде трещин, вспучивания, коробления, отслаивания печатных проводников. С увеличением толщины платы сильно сказывается неоднородность материала: примеси, посторонние включения, воздушные поры. Из-за неоднородности печатная плата нагревается неравномерно, и происходит деформация и отслаивание печатных проводников.
5. Нагревостойкость – для фольгированых диэлектриков нагревостойкость определяется по отсутствию дефектов(трещин, отслоений) при воздействии температуры в течении заданного времени. Минимальная нагревостойкость – T=260°, t=5с; максимальная T=260°, t=20с.
6. Стабильность размеров печатной платы. Температурный коэффициент линейного расширения (Tkl) для стеклотекстолита h_1,5=Tkl=8e-6 гр^-1. При увеличении длины печатных проводников сильнее сказывается неравномерность Tkl.

 

Электрические характеристики.

1. ρ_s поверхностное сопротивления материала диэлектрика.

Поверхностное сопротивление определяется состоянием поверхности, а именно: наличие влаги, жировых пятен, загрязнений и тд. Для повышения ρ_s плату покрывают специальным лаком.

ρ_N объёмное сопротивление материала диэлектрика.

Объемное сопротивление зависит от исходных компонентов материала диэлектрика.

2. Диэлектрическая проницаемость и тангенс угла потерь должны быть ниже. [Ф], где S – площадь, h – толщина, ε – диэлектрическая проницаемость материала, ε – диэлектрическая проницаемость вакуума; P_П=U²ωC·tgδ [Вт]  , где tg δ – тангенс угла диэлектрических потерь,С – паразитная ёмкость, U – напряжение

Это необходимо для того, чтобы уменьшить мощность потерь в материале платы и уменьшить  паразитную емкость.

3. Пробивная напряжённость – это значение напряжённости, при котором происходит пробой диэлектрика заданной толщины(1мм).

 ↑E_пр=U_пр/h [В/мм]

Мощность потерь должна быть минимальна.

 

 

 

 

 

 

Разновидность материалов для печатных плат.

 

Печатные платы являются типовыми несущими конструкциями, их изготавливают из сложных диэлектриков(бумага, стеклотекстолит). Слои печатной платы. Слои печатной платы пропитывают связующими компонентами(фенол формальдегиды или фенол смолы). Особенность печатной платы в том, что слои располагаются параллельными слоями. Это обеспечивает значительную механическую прочность.

Гетинакс фольгированный. У гетинакса в качестве наполнителя используется бумага, пропитанная термореактивной смолой. Гетинакс обладает свойством анизотропности. σ_p.b.≠σ_p.n.

Гетинакс – это дешёвый диэлектрик, который хорошо поддаётся механической обработке. Тонкий гетинакс хорошо штампуется. σ_p.b.=(50 – 100)σ_p.n..

 

Электрическая прочность вдоль слоёв в 5-10 раз больше, чем поперёк. Недостатком гетинакса является то, что он имеет пониженную влагостойкость.

Используется в бытовой бытовой радиоаппаратуре. В настоящее время в качестве наполнителя применяют ацетилированную бумагу. Отвечает всем требованиям.

Текстолит.

Для текстолита в качестве наполнителя используется хлопчатобумажная ткань, пропитанная фенол-формальдегидной смолой. Высокопрочен, но стоит дороже гетинакса, так что применяется только в качестве конструкционного материала или расшивочных панелей.

Стеклотекстолит СТФ-2-1.5-35.

 

В качестве наполнителя используется стеклоткань и стекловолокна. Имеет высокую механическую прочность, хорошую тепловую стойкость, минимальную водопоглощаемость, стабильность размеров, высокую поверхностную твёрдость. Износоустойчив, сохраняет электрические свойства даже во влажной среде.

Недостаток – низкая вибропрочность.

Для субтрактивных методов стеклотекстолит выпускают фольгированным с толщиной фольги в 35-50мкм.

Для полуаддитивной технологии стеклотекстолит выпускаю с фольгой толщиной 5мкм.

Для аддитивной технологии выпускают стеклотекстолит с включениями серебра и ванадия.

 

Каптон – полимерный материал из класса полиамидов. Полиамиды - твёрдые термостойкие, негорючие вещества, преимущественно аморфной структуры. Большинство из полиамидов не растворяется в органических растворителях, инертно к действию масел, почти не изменяется при действии разбавленных кислот, однако гидролизуется под влиянием щелочей и перегретого пара. Полиамиды устойчивы к действию озона, g-лучей, быстрых электронов и нейтронов, весьма теплостойки.

В настоящее время изготавливают печатные платы на алюминиевом и керамическом основаниях, а также гибкие печатные платы на полиамидных плёнках.

Показатели	Гетинакс Ф	Стеклотекстолит
Предел прочности на разрыв σпр	800	200
Влагопоглощаемость	6-8%	3-4%
Объемное сопротивление	1e+12	1e+13
tgδ	0,038	0,025
ρ	5-6	5-7
Eпр – пробивная напряжённость	25-35	17-25
T температура	-60-100°	-60-120°

 

Компоновка электронных устройств на основе печатного монтажа>