Современная электроника №9/2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 68 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2019 ● армирующий листовой материал; ● нестандартные размеры и допуски; ● устойчивость к механической обра- ботке; ● коэффициент теплового расшире- ния (CTE); ● стабильность размеров; ● допуск на толщину. Рассмотрим более подробно основ- ные свойства материалов для печат- ной платы. С ВОЙСТВА И ТОЛЩИНА МАТЕРИАЛОВ При выборе материала следует озна- комиться с его электрическими свой- ствами. Самыми важными электриче- скими параметрами, которые необ- ходимо учитывать на данном этапе, являются электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и вла- гостойкость. В таблице 1 приведён ряд самых распространённых материалов и их основные характеристики [3]. Одна- ко производитель печатных плат может давать свои рекомендации и конкрет- ные значения тех или иных параметров. В таблице 2 приведены значения прочих параметров на примере само- го распространённого материала FR-4 [4]. Эти параметры можно использовать в качестве значений по умолчанию при определении конкретных требований к материалам печатной платы. Эти зна- чения могут меняться в зависимости от конкретного выбранного основного материала и его толщины. В таблице 3 приведён список наиболее распространённыхматериалов для изго- товления печатных плат типа FR-4 [5]. Данный список поможет выбрать подхо- дящуютолщину иможет быть использо- ван для таких материалов, как GETEK®, Rogers®, FR-406 и FR-408. Т ОЛЩИНА ПРЕПРЕГА НА ПРИМЕРЕ FR-4 Препрег (предварительно пропи- танный) представляет собой листовой материал (обычно – стеклоткань), кото- рый отверждается при помощи смолы (стадия отверждения – промежуточная). Большинство производителей печат- ных плат имеют пять типов препрегов: 106, 1080, 2113, 2116 и 7628. В таблице 4 приведены значения толщиныпрепрега и содержания смолы для каждого типа препрега. После изготовления печатной платы конкретное значение толщины слоя препрега меняется в зависимости Таблица 1. Типичные свойства самых распространённых диэлектрических материалов Свойство Материал FR-4 (эпоксидное стекло марки Е) многофункциональная эпоксидная смола эпоксидная смола высокой эффективности бисмалеимидная эпоксидная/ трианзиновая смола полиимид цианатный эфир Диэлектрическая постоянная (чистой смолы) 3,9 3,5 3,4 2,9 3,5…3,7 2,8 Электрическая прочность, В/мм 39,4 × 10 3 51,2 × 10 3 70,9 × 10 3 47,2 × 10 3 70,9 × 10 3 65 × 10 3 Объёмное сопротивление, МОм•см 4,0 × 10 6 3,8 × 10 6 4,9 × 10 6 4 × 10 6 2,1 × 10 6 1,0 × 10 6 Водопоглощение, % 1,3 0,1 0,3 1,3 0,5 0,8 Фактор рассеяния 0,022 0,019 0,012 0,015 0,01 0,004 Таблица 2. Значения по умолчанию для материала FR-4 Параметры FR4 Standart FR4 High-TG FR4 Halogen Free FR4 KF Полиимид Температура стеклования (T g ), ° C >135 >170 >140 >135 >230 Коэффициент теплового расширения по оси Z (CTE-z), ppm/ ° C 60 45 45 50 20 Проницаемость ( ε r ) для 1 МГц 4,6 4,8 4,7 4,7 3,4 Электрическая прочность, кВ/мм 45 55 50 45 125 Поверхностное сопротивление, МОм 10 6 10 7 10 7 10 7 10 6 Сравнительный индекс трекинг-стойкости (CTI) PLC3 PLC3 PLC3 PLC1 / PLC – Температура разложения (T d ), ° C 301 345 360 310 – Прочность при отслаивании, Н/мм 1,1…1,6 1,2 1,4 1,6 1,6 Группа горючести (UL-94) V0 V0 V0 V0 V0 Стандарт IPC-4101 IPC-4101 IPC-4101 IPC-4204 Таблица 3. Справочник толщин для материала FR-4 Ядро (базовый материал с медью) Вес меди, oz Толщина базового материала, мм Измеренная толщина материала, мм 5 0,5/0,5 0,125±0,025 0,125 6 0,5/0,5 0,150±0,025 0,142 8 0,5/0,5 0,200±0,025 0,188 10 0,5/0,5 0,250±0,038 0,228 12 0,5/0,5 0,300±0,038 0,227 15 0,5/0,5 0,380±0,05 0,358 21 0,5/0,5 0,635±0,0635 0,632 28 0,5/0,5 0,711±0,0635 0,716 42 1/1 1,066±0,125 1,069 Таблица 4. Обозначение и толщина препрега FR-4 Тип препрега Толщина, мм (дюйм) Содержание смолы, % Толщина после изготовления, мм 106 0,053 (0,002) 72…77 0,053…0,071 1080 0,0787 (0,003) 61…67 0,071…0,086 2113 0,100 (0,004) 53…56 0,096…0,116 2116 0,135 (0,005) 51…57 0,116…0,137 7628 0,193 (0,0075) 40…46 0,183…0,203