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.
- Толщина основания и фольги
- Плотность материала
- Качество поверхности
- Горючесть
- Водопоглощение и т.д.
- Относительная диэлектрическая проницаемость
- Тангенс угла потерь
- Удельное поверхностное сопротивление
- Удельное объемное сопротивление
- Напряжение пробоя и т.д.
- Упругость
- Прочность на изгиб
- Прочность сцепления фольги на отрыв и т.д.
- 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:
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: