Жесткие печатные платы: выбор материала основания

Изготовление печатных плат регламентировано нормативами, ГОСТами и технической документацией, в рамках которых выбираются материалы изготовления ПП. К жестким относят печатные платы с подложкой из твердого материала.

Основанием жесткой печатной платы служит:

• пластина из диэлектрика с односторонним или двухсторонним фольгированием либо без фольгирования;
• керамическая пластина;
• металлическая пластина.

Материал изготовления основания жесткой ПП выбирается с учетом:

• условий эксплуатации платы (вибрации, высокие температуры, риск механических повреждений, высокочастотные воздействия и т.д.);
• класса точности печатной платы;
• стоимости и т.д.

Основания из диэлектриков

Слоистые материалы имеют бумажную либо текстильную основу и пропитаны смолой – эпоксидной или фенольной. Такая технология производства позволяет получать подложки требуемой толщины.

Гетинакс – диэлектрик на бумажной основе. К его достоинствам относят невысокую стоимость и легкость в обработке, что упрощает массовое производство жестких печатных плат. Список недостатков включает хрупкость, низкую устойчивость к влаге, недостаточную жесткость (пластина прогибается под нагрузками).

Текстолит – слоистый пластик на основе ткани из волокон и полимерного связующего вещества. Недорогой в производстве материал хорошо поддается обработке. Текстолит для изготовления печатных плат рассчитан на эксплуатацию при нормальной влажности и выдерживают нагрев до 105°С.

Стеклотекстолит – производится аналогично текстолиту, но основой служит стеклоткань. Характеризуется высокой устойчивостью к воздействию влаги и химически активных сред, к механическим повреждениям. Материал рассчитан на эксплуатацию при температуре до +400°С, способен выдержать кратковременный нагрев до 1000°С. 

К недостаткам стеклотекстолита относят высокую стоимость и сложность в обработке – режущие и сверлящие кромки инструмента быстро тупятся. Кроме того, из-за значительной разницы коэффициента теплового расширения меди и стеклотекстолита может произойти разрыв металлизации отверстий в ходе радиомонтажа или при эксплуатации.

Основания из керамики

Диэлектрические керамические пластины используются для создания односторонних, двухсторонних и многослойных ПП. К наиболее распространенным материалам изготовления относится:

• оксид алюминия;
• полированный оксид алюминия;
• нитрид алюминия.

Керамика эффективно отводит тепло от электронных компонентов. Печатные платы на керамическом основании применяются в сфере силовой электроники, СВЧ-технике, оптической электронике, в составе гибридных интегральных схем.

Металлические основания

Жесткая печатная плата может иметь металлическое основание. Такие платы применяют при необходимости решить задачу по отводу избыточного тепла от радиоэлектронных компонентов. К их достоинствам также можно отнести высокую устойчивость к механическим повреждениям и вибрации. Ограничениями для таких плат являются: возможность только одностороннего монтажа и невозможность монтажа выводных компонентов, т.к. нет сквозных (через плату и пластину) металлизированных отверстий. Платы на металлическом основании широко используются в светотехнике с мощными светодиодами, при изготовлении твердотельных реле, создании схем управления двигателями.

Для изготовления печатных плат на металлическом основании обычно используются оксиды алюминия, но возможно применение нержавеющей стали или меди.