Способ изготовления подложки для печатных плат

 

Использование: электротехника, изготовление печатных плат для электронных систем широкого назначения. Целью изобретения является уменьшение диэлектрических потерь в широком диапазоне температур. Сущность изобретения: способ включает пропитку заготовок из базальтовой ткани, сушку и термопрессование, причем базальтовая ткань выполнена из нитей диаметром менее 7 мкм и толщиной менее 180 мкм, при этом ткань пропитана фторопластовой эмульсией. 2 табл.

Изобретение относится к изготовлению электроизоляционных материалов для печатных плат на текстильной основе, а также для изготовления электрических машин и аппаратов, применяемых в качестве пазовой изоляции прокладок.

Наиболее успешно изобретение может быть применено для изготовления металлизированной волокнистой подложки печатных плат, изготавливаемых на основе тканей, пропитанных связующим и снабженных электропроводящим слоем. Материал, полученный согласно предложенному изобретению, может быть использован в радиоэлектронной аппаратуре для повышения однородности волнового сопротивления, повышения точности и упругости изготавливаемых из него плат, повышения надежности схем, повышения теплостойкости подложки платы, а также повышения адгезии металлического покрытия печатной платы.

Растущие потребности ряда областей промышленности требуют и совершенствования электронной промышленности и увеличения объема выпускаемой ею продукции. В частности, потребность в компьютеризации производства, управления и быта требует увеличение производства, выпускающего вычислительные устройства, на несколько порядков. Радиопромышленность и радиоэлектронная промышленность в свою очередь испытывает недостаток в электроизоляционных материалах, обладающих как высокими теплостойкими свойствами, так и высокими электрической прочностью, огнестойкостью. Кроме того, требуемые электроизоляционные материалы, монтажные платы пазовая изоляция, прокладки должны быть высокопрочными с механической точки зрения, изготавливаемыми из недорогих и недефицитных материалов. Одним из важнейших требований также являются высокие диэлектрические характеристики при одновременном обладании высокоэкологическими данными: отсутствием канцерогенности, отсутствием возможности выделения вредных веществ при нагреве, при контакте с высокотемпературными веществами: жидкостями, газами, расплавами. Не менее важными требованиями остаются недефицитность применяемых исходных материалов, их дешевизна, технологичность изготовления.

Известна пропитанная стеклоткань марки Т-20, применяемая для электроизоляции. Она изготовлена из стеклянных нитей толщиной 0,15 мм (см. а. с. N 599284, кл. Н 01 В 3/04, 1978). Этот материал обладает хорошей прочностью относительно его малой толщины, а также удовлетворительной огнестойкостью. Однако при необходимости производства материала с электрической прочностью 30-40 кВ общая толщина слоев должна быть не менее 4 мм. Набрать такую толщину можно только за счет увеличения числа слоев. Электроизоляционный материал такой толщины трудно получить: образуются внутри слоев складки, пористость, пустоты, появляются расслоения слоев как внутренних, так и наружных. Это снижает как механическую, так и электрическую прочность материала, его эксплуатационные характеристики.

Известна подложка для печатных плат (а. с. N 959644, кл. Н 05 К 1/02, 1982). Она содержит электропроводящий слой, скрепленный полимерным связующим. В качестве пленкообразующего полимерного связующего взято вещество, точка размягчения которого выше 230^оС, в диэлектрический слой дополнительно введены волокна хроматического полиамида при следующем соотношении, мас.%: Волокна полиэтиленте- рефталата 30-95 Волокна ароматического полиамида 5-60 Пленкообразующее вещество, точка размяг- чения волокон которого выше 230^оС Остальное Основным недостатком этой подложки являются недостаточная температуростойкость, дороговизна и дефицитность применяемых для ее изготовления материалов.

Близким по технической сущности и достигаемому эффекту является пропитанная ткань. Материал согласно этому изобретению выполнен на текстильной основе. Ткань выполнена из базальтовых крученых нитей линейной плотности в основе 275-385 текс х1 х2, в утке 275-385 текс х1 х4 многослойным переплетением толщиной 2,8-4 мм, при этом ткань пропитана эпоксидными компаундами.

Применение в качестве электроизоляционного слоя базальтовой ткани дает возможность снизить себестоимость изделия по статье "сырье", так как стоимость исходного сырья для стеклонити на два порядка выше, чем стоимость исходного сырья для базальтовой нити. При производстве базальтовой нити отпадает необходимость в таких дефицитных компонентах, как кальцинированная сода и борная кислота.

Трудозатраты при использовании пропитанной базальтовой ткани на изготовление электроизоляционного слоя уменьшаются в 4,3 раза, что также является преимуществом для применения материалов на основе базальтовых тканей.

Кроме этого, после пропитки базальтовой ткани эпоксидными компаундами и установки ее в изделие пробивное напряжение предлагаемого электроизоляционного материала составляет 36 кВ, а сопротивление надрыву - 10450 Н. У материала на основе стеклоткани эти показатели составляют при прочих равных условиях соответственно 8,6-13,0 кВ и 1000-2000 Н.

Недостатком этого электроизоляционного слоя является сравнительно невысокая термостойкость, обусловленная применением в качестве пропиточного связующего эпоксидных компаундов. С другой стороны эти компаунды обладают и повышенной дефицитностью и сравнительно высокой стоимостью, что обуславливает повышенную стоимость электроизоляционного материала.

Повышение термостойкости электроизоляционного слоя достигается применением более термостойких связующих, например кремнийорганических. Эти связующие не являются высокодефицитными, так как выпускаются в достаточном количестве. Кроме этого, они не обладают повышенной дороговизной. Однако по прочностным характеристикам они не уступают эпоксидным связующим. Кремнийорганические связующие могут работать в области температур до 350-400^оС, что является обнадеживающим для применения их с целью повышения температуростойкости диэлектрического слоя, например плат. Однако при применении кремнийорганических связующих для изготовления электроизоляционного слоя достигается не только уменьшение прочностных характеристик этого слоя, но уменьшается прочность скрепления электропроводного слоя с электроизоляционным.

Итак, определились два основных фактора, определяющих возможность получения электроизоляционного материала на основе высокотемпературостойких, недорогих и недефицитных тканей, изготовленных из непрерывных базальтовых волокон: это применение связующего менее дефицитного и менее дорогого, чем базальтовые компаунды, но в то же время обладающего близкими возможностями с точки зрения прочностных характеристик при работе в области температур, по меньшей мере превышающих 200^оС, что крайне важно в приборостроении, в электронной технике при работе на повышенных токонагрузках.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления электроизоляционного материала [1], при котором ткань из базальтовых волокон пропитывают эпоксидным связующим, в которое вводят 2-10 мас.% порошка α-додекарбида алюминия.

Недостатками данного способа являются относительно высокие диэлектрические потери в получаемом базальтотекстолите, которые значительно возрастают с ростом температуры, и дефицитность α-додекарбамида, который не нашел применения в промышленности.

Целью изобретения является уменьшение диэлектрических потерь в широком диапазоне температур.

Цель достигается тем, что в способе, включающем пропитку заготовок из базальтовой ткани, сушку, термопрессование, базальтовая ткань выполнена из нитей диаметром менее 7 мкм толщиной мене 180 мкм, при этом ткань пропитана фторопластовой эмульсией.

В основу изобретения положена задача создания слоя электроизоляционного материала, обеспечивающего повышенную термостойкость при одновременном уменьшении диэлектрических потерь, стоимости и дефицитности получаемого изделия.

Поставленная задача решается следующим образом.

П р и м е р 1. В реактор, снабженный мешалкой, загружают фторопластовую эмульсию, поливиниловый спирт, кремнийорганическую жидкость и добавки при следующем содержании компонентов, мас.%: Фторопластовая эмульсия 3,00 Спирт марки 18/11 0,03 Жидкость ПФМС-4 1,00 Вода Затем полученную смесь тщательно перемешивают не менее 5 мин. Данной смесью пропитывают базальтовую ткань, которую затем сушат при 190^оС в течение не менее 20 мин.

Далее проводят сборку пакета заготовок для получения электроизоляционного материала толщиной менее 180 мкм, а затем выполняют термопрессование при 190^оС и давлении 3,5 МПа в течение 140 мин.

Сравнительные свойства полученных базальтопластиков приведены в табл. 1.

Из представленных данных следует, что при изготовлении электроизоляционного материала согласно заявленному техническому решению происходит улучшение его диэлектрических свойств, что свидетельствует о достижении цели.

П р и м е р 2. Для обоснования выбора заявляемого диапазона концентраций фторопластовой эмульсии в связующем изготавливали электроизоляционный материал в режимах, аналогичных примеру 1, но при различных концентрациях фторопластовой эмульсии в связующем.

Из табл. 2 следует, что оптимальной концентрацией фторопластовой эмульсии является концентрация 3 мас.%.

Пропитанная ткань для гибкого электроизоляционного материала используется для производства печатных плат, которые находят широкое применение в электронной промышленности и радиоэлектронной промышленности, приборостроении, производстве изделий бытового потребления: электронных часов, измерителей интенсивного ионизирующего излучения, противоугонных устройств автотранспорта, карманных радиоприемников. Кроме того пропитанная ткань может найти широкое применение в производстве строительных и конструкционных материалов: легких строительных перегородок, облицовочных материалов, например ограждений балконов зданий, в производстве легкого листового материала взамен шифера, в производстве промышленных и бытовых модулей. Из пропитанных связующим тканей могут быть изготовлены покрытия для полов, мебель, трубы, которые могут быть применены как в промышленности взамен металлических, так и в сельском хозяйстве, например для полива. Из этого материала могут быть изготовлены окна, двери для промышленных и жилых зданий. Кроме того, пропитанная базальтовая ткань может найти широкое применение в авиастроении не только как облицовочный материал, но, например, для изготовления радиопрозрачных антенн.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДЛОЖКИ ДЛЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ, включающий формирование заготовки путем пропитки базальтовой ткани из крученых нитей связующим на основе полимерного материала с последующей сушкой, сборку пакета заготовок и термопрессование, отличающийся тем, что при формировании заготовки используют базальтовую ткань с диаметром нитей менее 7 мкм и толщиной менее 180 мкм, а в качестве полимерного материала при пропитке используют фторопластовую эмульсию в количестве 3% от общей массы связующего.