(495) 797-42-58
С 8-30 до 17 часов

Материалы для изготовления печатных плат и технология производства

Материалы для производства печатных плат

Стеклотекстолиты фольгированые

Фольгированный стеклотекстолит FR4 - самый распространенный материал, используемый для производства печатных плат. Изготавливается он методом прессования листов препрега (стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой), что является самым надежным методом «скрепления» данного материала. Таким образом после полимеризации смолы, получается монолитная структура диэлектрика, который, в свою очередь, с внешних сторон облицован медной фольгой различной толщины 5 мкм, 18 мкм, 35 мкм, 50 мкм, 75 мкм, 105 мкм.

Толщина стеклотекстолита обычно варьируется от 0,1 мм до 3 мм, максимальный же размер листа зависит больше от фирмы производителя.  Материал хорошо подходит для различных типов механической обработки (сверловка, фрезеровка, зенковка, скрайбирование).  

Одним из лучших материалов является стеклотекстолит производства компании ISOLA Group.

Материалы для СВЧ-плат

Ассортимент СВЧ материалов для печатных плат, используемых АО "ЦПТА" при производстве печатных плат, охватывает практически весь спектр существующих материалов мира. Мы осуществляем изготовление печатных плат на основе термореактивных, термопластичных диэлектриков на основе полиимидов, эпоксидов и полиолефинольных смол, армированых как стандартным стекловолокном так и специальными наполнителями: кварц, с-стекло, керамика, тефлон.

Наши технологии позволяют сочетать самые сложные комбинации слоев, в т.ч. используя материалы с различными коэффициентами линейных расширений.

Отечественные материалы

ФАФ-4Д (ГОСТ 21000-81)

ФФ (ГОСТ 21000-81)

СТЭП (ГОСТ-12652-74)

СТФ (ТУ 2296-004-39903592)

ФЛАН (ТУ 16-503.148-80)

СТНФ (ГОСТ 10316-78)

СФ (ГОСТ 10316-78)

МИ 1222 (ГОСТ 26246.5-89)

СТЭФ (ГОСТ 12652-74)

Импортные материалы

Rogers RO3000®

Rogers RO4000® LoPro®

Rogers RO4003C™

Rogers AD250C™, AD255C™, AD260A™, AD300C™, AD300D™ AD320A™, AD350A™ 

Rogers AD600A™, AD1000™

Rogers XT/duroid® 8000/8100

Rogers TMM®

Evonik ROHACELL® HF

ISOLA IS680

ISOLA I-TERA® MT40

Taconic T-series, RF-series

Тип материала

Диэлектрическая постоянная

Фактор потерь

Температура стеклования, оС

Температура разрушения, оС

Макс. раб. температура, оС

 

100МГц

2ГГц

100МГц

2ГГц

СФ

4,0-4,3

 

0,015

 

125

260

85

СТНФ*

4,0-4,3

 

0,015

 

130

280

110

МИ 1222-1222.9

4,1-4,2

 

0,017

 

135

300

130

DE104/PCL-FR-240/FR4-74

4,6-4,9

 

0,019

 

135

315

130

DE104KF

4,6-4,9

 

0,02

 

135

300

130

PCL-FR-370/DE117*FR406

4

3,93

0,013

0,0167

170

305

140

DE156

4,05

4

0,016

0,02

150

400

150

IS400

4

 

0,02

 

150

330

140

IS410

3,96

3,97

0,0149

0,02

180

350

150

185HR

4,13

4,01

0,0158

0,02

170

340

140

Auto-HR

4,34

4,23

0,0141

0,0174

170

340

140

PCL-370HR

4,24

4,04

0,015

0,021

180

340

140

IS420

4,24

4,04

0,015

0,021

170

350

150

IS415

3,77

3,72

0,0101

0,0131

200

370

190

FR408

3,72

3,67

0,0094

0,012

180

360

210

FR408HR

3,72

3,68

0,0072

0,0092

200

360

230

IS620i

3,59

3,58

0,0051

0,006

225

365

150

IS680

3,33

3,33

0,0035

0,0035

200

380

150

I-Tera

3

3

0,0035

0,0035

200

360

140

G-200

3,8

3,7

0,015

0,013

180

325

130

P96/P26

3,9

3,76

0,0018

0,0017

260

400

250

 

 

 

Защитные паяльные маски

В производстве используются:

Жидкие маски следующих цветов:

Стандартные: зеленая, белая

Нестандартные: супербелая, черная, красная, синяя, желтая

Сухая маска - цвет зеленый

Виды защитных финишных покрытий печатных плат

Горячее лужение HASL ПОС-61(hot air solder leveling)

Преимущества:

  • выдерживает множество циклов пайки;
  • высокая прочность паяных соединений;
  • длительная способность к пайке.

Недостатки:

  • термоудар;
  • наплывы припоя на контактных площадках (неравномерность поверхности покрытия).

HASL -  процесс горячего облуживания плат при погружении их на ограниченное время (3-5 сек.) в ванну с расплавленным припоем (температурой 250-260°С) и последующем выравнивании расплава струями горячего воздуха, которые сдувают излишки припоя.  Толщина эвтектического слоя олово-свинец составляет, как правило, от 1 до 40 мкм.

Перед HASL печатная плата проходит ряд операций подготовки – отмывку от загрязнений, предварительный нагрев и флюсование.

После HASL-процесса на открытых от защитной маски контактных площадках могут оставаться наплывы припоя, которые при последующей сборке могут осложнять установку поверхностных элементов малых размеров, что ограничивает применение HASL в изделях с высокой плоностью монтажа и наличием большого количества компонентов малых размеров, высокими допусками на проводник/зазор.  Тем не менее, с точки зрения качества и исключительной длительной способности к пайке это покрытие наилучшее.

Еще один существенный недостаток HASL-процесса — жесткий термоудар, который испытывают платы при погружении в расплавленный припой.  Надежность внутренних соединений ПП резко падает вследствие таких термоударов, что можно обнаружить в результате проведения испытаний надежности платы по количеству выдержанных термоциклов до отказа, вследствие чего не рекомендуется не использовать HASL для покрытия многослойных печатных плат.

Приемлемые по качеству и относительно низкотемпературные бессвинцовые припои для HASL-процессов на сегодняшний день отсутствуют.

Гальваническое олово и медь 

Преимущества:

  • самое дешевое финишное покрытие на ПП.
  • подходит только для опытных образцов.

Недостатки:

  • оловянная чума (Sn).
  • малый срок паяемости (3-4 дня)
  • практически не подходит для серийного выпуска печатных плат.

Данные два варианта финишных покрытий считаются самыми плохими для печатных плат так как являются промежуточными продуктами в технологии изготовления печатных плат. Но следует отметить их актуальность в области разработок электроники. Изделия без покрытия или с оставленным металлорезистом (гальваническое олово) используют в экспериментальных целях, когда изделие находится в стадии разработки и требует проверки топологии.

Гальванический никель 

Преимущества:

  • устойчивость к износу

Недостатки:

  • отсутствие гибкости

Никель - серовато-серебристый блестящий металл. Обычно никель используют в качестве подслоя на печатные платы для предотвращение диффузии металлов финишного покрытия в медное основание. Отдельно гальванический никель используют для изделий с монтажной поверхностью под варку.

Высокая твердость металла используется для разъемов, подверженных сильному износу при многократном сочленении-расчленении. Также никель используют в качесве металлорезиста в аммиачном травлении.

Гальванический ПОС 

Преимущества:

  • отработанная десятилетиями технология
  • небольшая цена
  • более ровная поверхность в отличии от HASL

Недостатки:

  • отсутствие планарности покрытия после оплавления
  • отслаивание маски

Этот вид финишных покрытий несколько лет назад имел очень широкое распространение, поскольку являлся, своего рода, «побочным эффектом» комбинированного позитивного метода изготовления печатных плат. Олово и свинец в пропорциях, близких к эвтектическому сплаву, наносились гальваническим методом через маску до травления меди, поэтому электрический контакт обеспечивался медной фольгой. Данное покрытие выполняло роль металлического резиста при травлении, а затем оплавлялось.

Основными недостатками данного метода, приведшими к постепенному отказу от гальванического ПОС еще до перехода на бессвинцовую технологию, были отсутствие достаточной плоскостности, а также нанесения паяльной маски в местах проводников не на медную поверхность, а на поверхность, покрытую припоем, который, расплавляясь при пайке оплавлением, а часто и при ручной пайке вблизи контактных площадок, приводил к отслаиванию маски.

Для устранения эффекта отслаивания данное покрытия в некоторых случаях в соответствующих местах удалялось механически до нанесения маски, однако этот способ снижал технологичность и надежность платы. В настоящее время данное покрытие применяется в некоторых изделиях, где отсутствует паяльная маска и/или указанные недостатки не играют большой роли, а также не предъявляется требований по исключению свинца, и ширина проводников плат и зазоры между элементами рисунка составляют не менее 0,25–0,3 мм.

Гальваническое серебро 

Преимущества:

  • хорошая планарность покрытия, простой процесс нанесения
  • не содержит никель.
  • хорошая жизнеспособность Ag гал. — несколько меньше, чем ENIG.

Недостатки:

  • изменение цвета покрытия в процессе хранения, сборки и пайки

Процесс нанесения гальванического серебра прост в исполнении. Гальваническое серебро бывает двух видов: матовое- чистое серебро без примесей, имеет характерный снежно-белый цвет и глянцевое с использованием блескообразующих соединений (органики), имеет стандартный серебряный цвет. Матовое серебро имеет один недостаток, оно более подвержено изменению цвета чем глянцевое, поэтому иногда используют полировку чистого серебра дабы приблизить его к глянцевому, не применяя органических добавок.

Изменение цвета покрытия — результат взаимодействия с загрязнениями воздушной среды сульфатами и хлоридами. Пожелтение не сказывается на свойствах Ag, но декоративность покрытия при этом страдает. Консервирующие покрытия антиокислителей тормозят процесс пожелтения и продлевают жизнеспособность покрытия.

Иммерсионное олово ImmSn 

Преимущества:

  • относительно низкая стоимость процесса;
  • хорошая и длительная паяемость;
  • плоская поверхность покрытия (в отличие от HASL);

Недостатки:

  • не выдерживает многократный монтаж/демонтаж элементов;
  • возможность «оловянной чумы» чистого олова.

Популярность ImmSn с барьерным органическим подслоем растет за счет обеспечения хорошей смачиваемости и простоты процесса осаждения. Слой олова, который обычно составляет 0,6 – 1,5 мкм, демонстрирует беспроблемную и лучшую паяемость, чем ENIG.

Существуют ограничения для применения ImmSn из-за образования интерметаллических соединений CuXSnY. При этом способность к пайке исчезает через две недели, поскольку толщина иммерсионного олова не превышает 1 мкм и CuXSnY быстро поглощает этот тонкий слой.

Иммерсионное золото ENIG 

Преимущества:

  • плоская неокисляемая контактная поверхность;
  • хорошая смачиваемость припоем при правильном подборе флюса;
  • коррозионная стойкость, длительно сохраняемый декоративный вид;

Недостатки:

  • покрытие ENIG требует специального подбора флюсов

АО "ЦПТА" использует передовую технологию покрытия ENIG с применением аморфного никеля, что позволяет добиваться высочайшего качества покрытия без черных пятен, с высокой паяемостью, длительного хранения без изменения цвета.

Покрытие из химического никеля/иммерсионного золота (ENIG) представляет собой тонкую (~ 0,05 – 0,1 мкм Au) золотую пленку, наносимую поверх подслоя никеля (~ 4 – 5 мкм Ni). Функция тонкого слоя золота — защита никеля от окисления, а сам никель служит барьером, предотвращающим взаимную диффузию золота и меди.

Иммерсионное золото хорошо растворяется в припое, не подвержено ускоренному окислению и потускнению, поэтому является наилучшим финишным покрытием.

ENIG-процесс был внедрен в промышленное производство в 90-х годах в качестве альтернативы процесса HASL, т.к. HASL не удовлетворял важным требованиям плоскостности поверхности из-за наличия наплывов ПОС.