FR-4. Базовые материалы печатных плат

FR-4. Базовые материалы на основе эпоксидных смол

Базовыми материалами в современном производстве печатных плат называют материалы основания, изготавливаемые обычно из полимерных или композиционных материалов – слоистых прессованных пластиков различного типа с армированием на основе бумаги, стеклоткани, тканей из полиэфирных волокон, и т.п.

В композиционных материалах дополнительно в качестве связующего вещества используются всевозможные эпоксидные смолы, обладающие хорошей адгезией к медной фольге, стойкие к воздействию агрессивных растворов, устойчивые к температурам пайки и обеспечивающие приемлемый КТР и температуру стеклования.

Внедрение бессвинцовых технологий сборки (требования RoHs), запросы рынка к уменьшению размеров схем и соответственно увеличению плотности элементной базы (HDI платы), требования к повышению надежности и улучшению электрических характеристик, значительно повлияли на развитие базовых материалов в последние годы.

Свойства базовых материалов можно разделить на физические, электрические, механические и термомеханические.

Физические свойства:
  • Толщина основания и фольги
  • Плотность материала
  • Качество поверхности
  • Горючесть
  • Водопоглощение и т.д.
Электрические свойства:
  • Относительная диэлектрическая проницаемость
  • Тангенс угла потерь
  • Удельное поверхностное сопротивление
  • Удельное объемное сопротивление
  • Напряжение пробоя и т.д.
Механические свойства:
  • Упругость
  • Прочность на изгиб
  • Прочность сцепления фольги на отрыв и т.д.
Термомеханические свойства:
  • Температура стеклования, Tg
  • Коэффициент температурного расширения, КТР
  • Температура деструкции или разложения, Td и др.

Не будем подробно рассматривать эти свойства, ниже в таблице приведены термомеханические характеристики основных базовых материалов на основе полимеров при 40%-ном содержании смолы, применяемых сегодня в производстве печатных плат:

Термомеханические характеристики базовых материалов

Как легко заметить, большинство базовых материалов относятся к серии FR-4. Это огнестойкий материал (FR – Flame Retardant), представляет собой полимерную систему на основе эпоксидной смолы, в качестве армирующей составляющей в которой используется стеклоткань.

Большое разнообразие и популярность этого материала на рынке обусловлена возможностью менять его характеристики с помощью различных добавок. В зависимости от типа эпоксидной смолы в составе полимерных систем материалы, выпускаемые промышленностью под маркой FR-4, имеют различные значения температуры стеклования (Tg), некоторые добавки на основе фосфора и гидроокиси алюминия увеличивают огнестойкость, а некоторые неорганические наполнители уменьшают значения Z-КТР.

Компания СЕПкоРус поставляет различные материалы серии FR-4, широко использующиеся в изготовлении печатных плат. Для относительно простого применения подойдут FR-4 с Tg в диапазоне 130–140°C. Для плат с бессвинцовой пайкой, для многослойных плат или плат на толстом основании и более высокой термоустойчивостью выбирают уже FR-4 с Tg в диапазоне 170–180°C. То есть, чем шире диапазон конечного использования печатных плат, тем разнообразнее сортамент материалов серии FR-4.

Кроме того, компоненты, используемые в материалах FR-4, особенно стеклоткань и эпоксидная смола, обеспечивают очень хорошую комбинацию технических характеристик, технологичности и стоимости. Наличие различных отработанных технологий изготовления тканого стекловолокна позволяет легко контролировать толщину диэлектрика и полную толщину печатной платы. Эпоксидные смолы имеют отличное сочетание электрических, тепловых и механических свойств, поэтому они стали основным полимером, используемым при изготовлении печатных плат. Материалы на основе эпоксидной смолы относительно легко обрабатывать в традиционных процессах изготовления печатных плат, по крайней мере, по сравнению с некоторыми другими типами доступных полимерных материалов.

Подробнее в статьях:

Написать ответ

Your email address will not be published. Required fields are marked *