Файл: Учебник по Технологии.pdf

Примечание. 1 – медная фольга; 2 – изоляционный слой; 3 – металлическая пластина; 4 – металл; 5 – эмаль; 6 – железная пластина.

В новой конструкции подложек IMST используется эпоксидная смола с неорганическим наполнителем высокой теплопроводности. По сравнению с обычными в ППМ, изготовленных обычным субтрактивным методом, используют органическое связующее для прикатывания медной фольги к поверхности металлического основания. Для изготовления металлического основания применяют алюминий, кремнистую сталь, железо и другие металлы. Толщина основания варьируется от 0,2 до 5 мм. Алюминий характеризуется большим коэффициентом теплопроводности и используется для обеспечения высокой теплоизлучающей способности. Его достоинствами являются также легкость и невысокая стоимость. Толщина основания, как правило, 1–2 мм. Кроме того, алюминий отличается высокой пластичностью, что позволяет проводить операции изгиба и формования подложек. В этих случаях толщина оснований составляет 0,5–1 мм. В качестве материала для оснований при монтаже электродвигателей используют кремнистую сталь. Поскольку она подвергается коррозии, то изоляционное покрытие наносят на обе стороны поверхности основания. Толщина основания может доходить до 1 мм, но чаще составляет 0,5 мм. Железо также используют при необходимости монтажа электродвигателей, и поскольку оно так же, как и кремнистая сталь, может разрушаться в результате коррозии, то обе стороны поверхности основания покрывают оловом, цинком или алюминием. Наносят покрытие методами расплавления или металлизации. Толщина оснований из железа вследствие большой удельной массы материала в большинстве случаев составляет 0,5–1,2 мм.

241

В аппаратуре специального назначения в качестве материала оснований могут использоваться другие материалы: сплавы алюминия, латунь, фосфористая бронза и др.

Изоляционный слой обычно изготавливают из стеклоткани с эпоксидным наполнителем (препрег). Толщина стеклоткани варьируется от 0,05–0,2 мм, но в большинстве случаев равна 0,1 мм. В качестве наполнителя, как правило, используют эпоксидную смолу. Для обеспечения повышенной термостойкости применяют смолу, соответствующую подложкам с маркой NЕМАFRЗ-5, и полиамидную смолу. Хорошую адгезию препрега к металлическому основанию и повышенную термостойкость подложек получают в результате механической или химической обработки поверхности основания. Склеивание такого основания препрега и фольги выполняют на прессах, оборудованных стальными плитами для подогрева.

Препрег изготавливают путем погружения стеклоткани в лак на основе эпоксидной смолы и сушки пропитанной этим лаком стеклоткани. Способ получения подложек методом термокомпрессии запатентован.

При использовании полимерной пленки на обе стороны поверхности термостойкой пленки, например, из полиамидной смолы, наносят адгезивный материал. Затем эту заготовку сушат и, применяя пленку с адгезивным материалом в качестве склеивающей прокладки, прессуют подложки, представляющие собой фольгированные медью металлические основания, методом термокомпрессии аналогично получению препрега. Такую изоляцию используют, если необходимо получить высокое допустимое напряжение пробоя. Если изоляция между металлическим основанием и медной фольгой обеспечивается только с помощью смолы, медную фольгу покрывают специальным адгезивным материалом, совмещают с металлическим основанием и склеивают методом термокомпрессии. Этот вариант используют, когда производят изгиб или формование подложек. В качестве основы для коммутационного слоя, как правило, применяют медную фольгу, полученную электролитическим осаждением. При проведении операций изгиба и формования подложек используют фольгу, наготовленную прокаткой. Таким образом, основания ПП на металлических пластинах структурно представляют собой единство трех слоев – металлической пластины, изоляционного слоя и медной фольги.

В зависимости от материала основания, изоляционного слоя и способа получения фольги существуют марки подложек, предназначенные для плоских конструкций, и подложек, используемых при

242

операциях изгиба и формования. В качестве примера рассмотрим конструкции, наиболее часто применяемые в качестве подложек.

В металлических подложках с изоляционным основанием алюминиевая заготовка покрыта с обеих сторон анодным окислом алюминия (рис. 49). С одной стороны нанесен слой медной фольги поверх изолирующей прослойки из эпоксидной смолы.

1

а) 2

3

4

5

1

в) 7

6 4

Рис. 49. Односторонние алюминиевые подложки:

а – подложка типа IMST (1 – медная фольга; 2 – эпоксидная смола; 3 – анодный оксид алюминия; 4 – алюминиевое основание);

б – подложка типа H1TT (5 – алюминиевая фольга; 6 – изоляционный слой);

в – подложка типа NRCB (7 – резистивная пленка)

На рис. 50 представлено поперечное сечение платы другого типа. В качестве изолирующего слоя между алюминиевой подложкой и медной фольгой используют эпоксидную смолу.

В новой конструкции подложек IМSТ используется эпоксидная смола с неорганическим наполнителем высокой теплопроводности. По сравнению с обычными подложками, которые имеют тепловое сопротивление 2,2 К/Вт, у новой конструкции оно составляет всего 1,7 К/Вт, поэтому размер схемы можно уменьшить на 30 %. Кроме того, анодная оксидная пленка является твердой и защищает алюминий от механического повреждения в процессе изготовления. Для уплотнения пленки используют погружение в горячую воду при 370 К на 6 мин, известное как метод полууплотнения. Это является

243

эффективным способом сведения к минимуму образования трещин в пленке, вызываемых тепловым скачком при 473 К и во время пайки, а также обеспечивает коррозийную стойкость.

Рис. 50. Конструкция многослойной печатной платы фирмы NTT:

1 – медное покрытие; 2 – алюминиевая фольга (толщиной 0,1 мм); 3, 4 – анодный оксид на поверхности алюминиевой фольги (толщиной 45 или 15 мкм); 5 – алюминиевая подложка (толщиной 1,0 мм); 6 – адгезив

(толщиной 2,5 мкм); 7 – электроосажденная смола (100–150 мкм)

Более широкое распространение получили алюминиевые подложки типа Н1ТТ, разработанные компанией The Electro Chimical-

Industrial Co., Ltd.

На рис. 49,б представлено поперечное сечение платы Н1ТТ. В качестве изолирующего слоя между алюминиевой подложкой и медной фольгой используют эпоксидную смолу, содержащую наполнитель с высокой теплопроводностью. В результате термосопротивление смолы снижается до 0,72 К/Вт. Медная фольга плакируется алюминиевой фольгой толщиной 40 мкм, селективно травленной в местах монтажа проволочных соединений с подложкой.

Подложка типа NRCB фирмы Nittro Electric Industriel Co, Ltd

включает резистивный слой на изолирующей поверхности и используется при изготовлении резистивно-коммутационных микроплат. Поперечное сечение подложки NRCB показано на рис. 49,в. Многослойная печатная плата на основе анодированного алюминия (МРСВ) имеет конструкцию, показанную на рис. 50. Вместо медной фольги используют анодированную с одной стороны алюминиевую фольгу, которую приклеивают к анодированной алюминиевой подложке с просверленными отверстиями. Высокая адгезия между анодированной алюминиевой подложкой и анодированной алюминиевой фольгой гарантирует хорошую теплопередачу, а ПП фирмы NТТ обеспечивают устойчивое рассеивание тепла.

244

Печатные платы на алюминиевой основе фирмы Hitachi Ltd., называемые МС-100Е, имеют почти такую же структуру, как алюминиевые платы фирмы NТТ. Жесткая печатная плата с наибольшим теплоизлучением имеет поперечное сечение, показанное на рис. 51,а. При повышении температуры на 100 К изменение размеров платы не превышает 0,15 %. В двусторонней плате формируются сквозные отверстия, и осуществляется их пропитка для изоляции от алюминиевой основы, рис. 51,б.

11 22

Рис. 51. Двусторонняя печатная плата:

б – технологическая последовательность изготовления

245