Шаруваті пластики

Широке застосування в якості конструкційних і електроізоляційних матеріалів мають шаруваті пластики — композиції, що полягають із волокнистого листового наповнювача — паперу, тканини, склотканини, просочених і склеєних між собою різними полімерними сполучними. Шаруваті пластики відрізняються від інших матеріалів тим, що застосовуваний наповнювач розташовується паралельними шарами. Така структура забезпечує високі механічні характеристики, а використання полімерних сполучних-достатній високий питомий електричний опір, електричну міцність і мале значення tgδ.

Залежно від матеріалу сполучного й наповнювача розрізняють кілька типів шаруватих пластиків: гетинакс, текстоліт, склотекстоліт.

Найбільш дешевий матеріалу діелектричних підставок - гетинакс — має високі діелектричні властивості, знаходить широке застосування в побутовій радіоапаратурі. Гетинакс виходить шляхом гарячої пресовки паперу, просоченої бакелітом. Випускається гетинакс на основі ацетильованого паперу підвищеною вологостійкістю, що володіє, і здатної замінити склотекстоліти. Його недоліком традиційно вважається підвищене вологовбирання (1,5...2,5%) через шари паперу або з відкритих їхніх торцевих зрізів, а також крізь полімерне сполучне.

Аркушевий гетинакс застосовується у вигляді щитів, панелей, ізоляційних перегородок у пристроях низької напруги. Існує спеціальна марка гетинаксу, призначена для роботи в маслозаповненої апаратурі високої напруги. Електрична міцність гетинаксу становить приблизно 20-40 кВ/мм. Шарувата структура гетинаксу приводить до помітної анізотропії властивостей матеріалу. Електрична міцність уздовж шарів наповнювача в 5-8 раз нижче, чим уздовж шарів.

Табл.3. Склад шаруватих пластиків

Текстоліт має більш високу міцність при стиску й ударною в'язкістю й тому використовується також у якості конструкційного матеріалу, і його випускають не тільки у вигляді аркушів, але й плит товщиною до 50 мм.

Склотекстоліти завдяки коштовним властивостям наповнювача мають найбільш високу механічну міцність, теплостійкість і мінімальним вологовбиранням. Вони мають кращу стабільність розмірів, а електричні властивості залишаються високими й у вологім середовищі. Внаслідок незвичайної твердості поверхні склотекстоліти зносостійкі.

Випускається кілька десятків марок склотекстолітів, призначених для різних цілей, у тому числі підвищеної нагрівостійкості, тропікостійкості, гальваностійкості, вогнестійкості, з металевою сіткою. Звичайні марки фольгованого склотекстоліту облицьовані мідною фольгою товщиною 35...50 мкм, для напіваддитивної технології випускається теплостійка модифікація з фольгою товщиною 5 мкм. Для тієї ж технології можна застосовувати листовий нефольгований склотекстоліт з адгезіийним шаром, що володіють необмеженою життєстійкістю.

Для виготовлення ПП по адитивній технології потрібні діелектрики з металевими включеннями, що утворюють центри кристалізації при хімічному обмідненні. Для цієї мети випускається шаруватий пластик-діелектрик, що містить мілкодисперсні частки металів - Ag або V.

Якість друкованих плат характеризується наступними властивостями.

1. Міцність є одним з основних властивостей, оскільки друковані плати виконують роль не тільки діелектричної підстави, але й несучої конструкції. Часто потрібно вібростійкість, якої, особливо при більших розмірах плат, склотекстоліт не має. Слід мати у виді, що питома міцність при товщині, більшої, ніж 1,5 мм, починає знижуватися, тому що утрудняється видалення летучих речовин при отвердінній позначається градієнт температури, який, як і у випадку скла, проявляється у вигляді мікротріщин на поверхні. Це служить ще одним прикладом розмірного ефекту міцності.

2. Нагрівостійкість фольгованих шаруватих пластиків визначається по відсутності здуттів, розшаровування й відклеювання фольги, що виникають при пайку. Критерієм є час, у секундах, протягом якого руйнування не спостерігаються при нагріванні до 533 ДО (260 °С). Мінімальна нагрівостійкість — 5 з, у кращих марок-20 с.

3. Стабільність розмірів — зміна довжини при зміні температур у процесі пайки, коли вся плата перегрівається приблизно до 393 ДО (120°С); ТКЛР склотекстоліту при товщині 1,5 мм становить 8-10-6 ДО^-1, тобто відрізняється від ТКЛР міді більш ніж в 2 рази, тому при більших розмірах плат можливий обрив або відшарування фольги. Крім того, при Т~370°К в епоксидних смолах спостерігається фазовий перехід, вище якого різко зростає ТКЛР у напрямку товщини шаруватого пластику, що приводить до обриву металізації отворів. Нестабільність розмірів проявляється також у вигляді неплощинності — прогину, жолоблення, скручування, які виникають внаслідок механічних напруг.

4. Електрична міцність склотекстоліту анізотропна: у поздовжньому напрямку вона в кілька раз вище, чим у напрямку товщини. Причина цьому — анізотропія самого матеріалу й наявність мікротріщин, що зменшують ефективну товщину, але не довжину й ширину. Зі збільшенням товщини електрична міцність падає. Так, для плат товщиною 0.5 і 10 мм значення електричної міцності відповідно 30 і 10 кВ/мм.

Недоліки фольгованих склотекстолітів є наслідком їх неоднорідної структури й особливостей використовуваних матеріалів. Це-Жолоблення, нестабільність розмірів, розтріскування, відшаровування, займистість. Нарешті, склотекстоліт через високий tgδ непридатний для нвч-Техніки.