ПКО-1-1-2 (КФ-10), ПКО-1-2-4 (КМС-9)* применяется при из-готовлении различных тонкостенных малогабаритных деталей, работающих при высоких температурах и частотах. Материалы марок РТП-170, РТП-200, отличающихся высокой стабильно-стью диэлектрических, прочностных свойств и линейных раз-меров деталей, применяются для изготовления корпусов высо-кочастотных микровыключателей.
Композиции на основе метилсилоксановой смолы в виде олигомера и окислов металлов представляют собой высоковяз-кие проводящие пасты, которые не меняют своих свойств в ин-тервале -40  +200 оС, не¬токсичны и не вызывают коррозии металлов. Паста теплопроводящая марки КПТ-8 на основе этой композиции применяется для обеспечения эффективного кон-такта между соприкасающимися поверхностями мощных по-лупроводниковых приборов и теплоотводящих радиаторов.
В полиимидных пресс-материалах в качестве наполните-лей используется измельченное бесщелочное алюмоборосили-катное стекло или дисульфид молибдена. Они обладают высо-кими прочностными и диэлектрическими свойствами, сохра-няющимися в широком диапазоне температур, не вызывают коррозии цветных металлов. Из всех существующих материа-лов полиимидные наиболее стойки к действию радиационных излучений. Интервал рабочих температур составляет -180  +250 оС.
Пресс-материалы марок ПМ-67, ПАИС-10С применяются для изготовления высокочастотных деталей конструкционного назначения, работающих до температуры 250 оС. Основные показатели некоторых марок пресс-материалов, широко ис-пользуемых для изготовления деталей РЭС, приведены в табл.2.8.

____________________________
* В скобках дается старая маркировка пресс-материалов.

Таблица 2.8

Основные механические и электрические показатели
некоторых пресс-материалов

Показатели Марки пресс-материалов
Фенопласт
электро-изоляци-онный
Э1-340-02
(К-211-2) Фено-пласт
ударо-прочный
АГ-4В Эпоксид-ный
пресс-материал
ЭКП-200 Крем-непласт
ПКО-1-1-1
ПКО-1-1-2 Поли-имидный
пресс-
материал
ПМ-67
1 2 3 4 5 6
Разрушающее напряж.., МПа
при растя-жении; 27 60-80 26 15 120
при изгибе 59 168-176 60 25 180-240
Ударная вяз-кость, кДж/м2 4,9 6,9-88 8,0 3,0 60
Температур-ный коэффи-циент линей-ного расши-рения,
10-5 оС-1 4-5 1,0-1,5 3,0 2,5-3,0 3,9
ε (106 Гц) 4,5-5,5 7,0 4,4-5,0 2,8-3,0 3,2-3,5
tg δ (106 Гц) 0,01 0,04-0,05 0,02 0,006 0,004
ρ, Омм 5 1010 1012 1012 1013 1014
Епр, МВ/м 13 13-17 20 13 22
Интервал ра-бочих тем-ператур, оС -60÷ +110 -40÷
+120 -60÷
+155 -60÷
+250 -180÷
+260

2.5.4. Пластмассы с листовым наполнителем

Слоистые пластики представляют собой материалы, изго-товленные методом прессования волокнистых наполнителей (бумаг, тканей), предварительно пропитанных смолами. Слои-стые пластики в общем виде являются полимерными материа-лами, армированными параллельно распо¬ложенными слоями наполнителя. Это определяет анизотропию их свойств в на-правлениях перпендикулярно и параллельно расположенных слоев наполнителя.
В качестве связующих материалов в слоистых пластиках в основном применяются фенолоформальдегидная и эпоксид-ная смола или комбинация на основе этих смол, и реже крем-неорганическая смола. Наполнителями служат бумага, стекло-волокна, хлопчатобумажные ткани, асбестовые ткани, стекло-ткани и синтетические ткани на основе капрона, лавсана. В за-висимости от типа наполнителя слоистые пластики получили название гетинаксов, стеклопластиков, текстолитов, стеклотек-столитов. В устройствах радиоэлектронных средств наиболь-шее применение получили гетинакс, стеклопластик, стеклотек-столиты и текстолиты на основе синтетических тканей.
Гетинакс представляет собой листовой слоистый прес-сованный материал, изготовленный из слоев бумаги, пропи-танных термореактивной смолой. Для гетинакса используют бумаги из целлюлозы, изготовленной сульфатным способом. Такие бумаги обладают большой механической прочностью и лучшей пропитываемостью смолами, чем бумаги из сульфит-ной целлюлозы. В качестве связующих материалов применя-ются фенолоформальдегидная и эпоксидная смолы.
Процесс изготовления гетинакса состоит из пропитки бу-маги смолой, сушки и прессования пакетов под давлением 6-10 МПа при температуре около 150-160 оС. Время выдержки при прессовании зависит от типа применяемой смолы и тол-щины листа.
Изготовляются несколько типов и марок гетинакса, опре-деляемых видом связующего вещества и бумаги, предназна-ченных для работы в различных условиях эксплуатации.
Некоторые свойства гетинакса 111 (по ГОСТ 2550-82) марки 1 (по ГОСТ 2718-74) приведены в табл. 2.9.
Таблица 2.9

Свойства слоистых пластиков

Показатели Гетинакс (марки 1) Гетинакс (марки ЛГ) Стекло-текстолит (марки СТЭН) Тексто-лит мар-ки ЛТ)
1 2 3 4 5
Плотность, кг/м3 1350-1450 1250-1350 1000-1900 1250-1350
Модуль упруго-сти при растя-жении, Мпа 10103 -18103 10103-18103 - 6 103
Разрушающее напряжение при изгибе перпен-дикулярно сло-ям, МПа:
вдоль листа, 150 80 400 120
поперек листа 135 60 340 100
Ударная вяз-кость перпенди-кулярно слоям, кДж/м2:
вдоль листа, 22 60 25
поперек листа 80 50 20

Продолжение табл.2.9

1 2 3 4 5
ТКЛ при
20-100 оС, оС-1 2 10-5-
3,5 10-5 2 10-5-
3,5 10-5 8 10-5 2,4 10-5
Сопротивление рас-калыванию,
кН/т 120 120 170 -
Теплостойкость по Мартенсу, оС 150 130 180 130
Маслостойкость в трансформатор-
ном масле в течение 24 ч, оС 105 130 130 130
*, Ом м 107 109 1010 5 106
s*, Ом 108 1010 1012 -
Сопротивление изо-ляции при 23 оС (по-сле выдержки в дис-тиллированной воде в течение 24 ч),
МОм 5 10 - 5 104 -
r (на частоте 50 Гц); 5,5 4,5 5,5 -
tg (на частоте 50 Гц) 0,4 0,05 0,04 -
Электрическая проч-ность перпендику-лярно слоям,
Е мВ/м 12-15 14-15 202 11-15
Водопоглощение (для толщины листа
1,0 мм), мг 450 160 18 19

Продолжение табл.2.9

1 2 3 4 5
Стойкость к нагрева-нию в течение 24 ч., oС 125-150 180 155 130
* Примечание. Значения ρ, ρs даны после кондицианирова-ния в условиях 24 в условиях 24 ч/23 оС/93 %; значения ε, tgδ для стеклотекстолита марки СТЭН даны на частоте 106 Гц.

Слоистая структура гетинакса приводит к анизотропии различных свойств в направлениях, перпендикулярном и па-раллельном слоям. Так, удельное объемное сопротивление ге-тинакса вдоль слоев в 50-100 ниже, чем поперек слоев, а элек-трическая прочность вдоль слоев в 5-8 раз ниже, чем поперек. Анизотропия наблюдается и для механических свойств гети-накса.
Гетинакс относится к сильнополярным диэлектрическим материалам, так как основа (бумага) гетинакса и пропитываю-щие смолы явля¬ются полярными материалами. Он является не-влагостойким листовым материалом, - для защиты от действия влаги поверхность гетинакса покрывается лаком. Существует влагостойкий гетинакс (марка VI¬II-B), который представляет собой слоистый пластик на основе цел¬люлозной бумаги, обли-цованный с двух сторон слоем лавсановой бумаги, пропитан-ной эпоксидной смолой.
Гетинакс марки ЛГ (гетинакс лавсановый) изготавливают на основе лавсановой бумаги, пропитанной эпоксидной смо-лой. Отличительными особенностями гетинакса марки ЛГ яв-ляются повышенные диэлектрические свойства, высокая вла-гостойкость, технологичность при обработке, но механические свойства лавсанового гетинакса несколько ниже (разрущающее напряжение при изгибе 80 МПа, вместо 150 МПа для обычного гетинакса). Свойства гетинакса лавсанового типа 251 (ГОСТ 25500082), марки ЛГ(ТУ 16.503223-82) приведены в табл. 2.9.
Гетинакс нефольгированный и фольгированный приме-няется в качестве одного из базисных материалов для изготов-ления печатных плат радиоэлектронных средств.
Стеклотекстолит представляет собой листовой слои-стый прессованный материал, изготовляемый из двух и более слоев стеклянной ткани, пропитанной смолами. Стеклянные ткани, применяемые для изготовления стеклотекстолитов, из-готавливаются из нитей алюмоборосиликатного стекла, в кото-ром содержание щелочных окислов не должно превышать 0,3 %. Для изготовления стеклотекстолита с высокой степенью стабильности электрических параметров при повышенной влажности применяется стеклоткань на основе высококремне-земистого стекловолокна. В процессе вытягивания стекловоло-кон на них наносят замасливатель, улучшающий сцепление стекла со связующими смолами.
Для стеклотканей, применяемых при изготовлении стек-лотекстолитов с высокими электрическими показателями ис-пользуются эпоксилоновые замасливатели.
В качестве связующих компонентов при изготовлении стеклотекстолитов применяются фенолоформальдегидные, эпоксидные, эпоксифенольные, эпоксиноволачные и кремнеор-ганические смолы. На физико-механические свойства влияет тип связующего вещества. Лучшими свойствами обладают стеклотекстолиты на основе эпоксидной и эпоксифенольной смол. Стеклотекстолит на основе кременеорганической смолы и стеклоткани из кремнеземистого стекла (марка СТВК) обла-дает наибольшей термостойкостью и влагостойкостью, и ста-бильными диэлектрическими свойствами, но вследствие невы-сокой адгезии к стекловолокну его механическая прочность понижена (σв = 100 МПа).
В табл. 2.9 для примера приведены некоторые значения физико-механических и электрических параметров стеклотек-столита типа 224 (ГОСТ 25500-82) марки СТЭН, изготовленно-го на основе совмещенной эпоксиноволачной смолы.
Стеклотекстолит применяется как материал при изготов-лении деталей и изделий конструкционного назначения. Кроме того, стеклотекстолит фольгированный и нефольгированный широко используется как базисный материал при производстве печатных плат на высоких частотах.
Кроме стеклотекстолита в радиоэлектронной аппаратуре применяется текстолит на основе лавсановой ткани марки ЛТ (ГОСТ 2910-74), пропитанный эпоксифенольной смолой. От-личительной особенностью текстолита мар¬ки ЛТ являются вы-сокие влагостойкость и стабильность электрических парамет-ров во влажной среде (см. табл. 2.8).
При эксплуатации деталей, изготовленных из листовых материалов, важными факторами качества являются изменения механических и электрических свойств от нагревания, тепло-вого старения, степени увлажнения. На рис. 2.5-2.14 представ-лены зависимости механических и электрических свойств ге-тинакса и стеклотекстолита некоторых марок от температуры, времени старения при температуре 160 оС и времени увлажне-ния.
Из рис. 2.5-2.7 видно, что нагрев приводит к ухудшению прочности и диэлектрических свойств, при этом меньше всего подвержен температуре стеклотекстолит, пропитанный крем-неорганической смолой.
Изменение механических и электрических свойств листовых пластиков при тепловом старении приведены на рис. 2.6 - 2.10. Отрицательное влияние влаги на электрические свойства пластиков показано на рис. 2.11 - 2.14. Наибольшее ухудшение свойств от влаги наблюдается в гетинаксе, исклю-чение составляют пластики на основе полиэтилентерефталата (лавсана). Для повышения влагостойкости пластиков исполь-зуется защита поверхности их специальными лаками.



Рис.2.5. Температурная зави-симость разрушающего на-пряжения пластиков при ста-тическом изгибе: 1 - гетинакса I (связующее – фенольное); 2 – стеклотекстолит СТ-ЭТФ (связующее – эпоксифеноль-ное) Рис.2.6. Температурная зависи- мость tg пластиков при 50 Гц:
1 - гетинакса I (связующее – фе-нольное); 2 – стеклотекстолит СТ-ЭТФ (связующее – эпоксифе-нольное) 3 – стеклотекстолит СТК (связующее – кремнеоргани-ческое)





Рис.2.7. Температурная зависи-мость удельного сопротивления  пластиков: 1 – стеклотекстолит СТК; 2 – стеклотекстолит СТ-ЭТФ ; 3 –гетинакс V (связующее – эпоксидное) Рис.2.8. Изменение разру-шающего напряжения при статическом изгибе от t пла-стиков при 160 оС (измере-ния при 23 оС) 1 – стекло-текстолит СТ (связующее – фенольное); 2 – гетинакс 1



Рис.2.9. Изменение ударной вяз-кости α от времени старения пла-стиков при 160 оС (измерения при 23 оС):1 – стеклотекстолит СТ; 2 – гетинакс I Рис.2.10. Изменение электриче-ской прочности перпендикуляр-но слоям от времени старения при 160 оС (измерения при 23 оС): 1 – стеклотекстолит СТ;
2 – гетинакс I



Рис. 2.11. Зависимость tg (при 50 Гц) от времени увлажнения при относительной влажности воздуха 93 % и 40 оС: 1 – гети-накс I; 2 – стеклотекстолит СТЭФ (связующее эпоксид-ное); 3 – текстолит ЛТ (свя-зующее – эпоксидное) Рис. 2.12. Зависимость  от времени увлажнения при от-носительной влажности возду-ха 93 оС и 45 оС: 1 – гетинакс; 2 –стеклотекстолит СТЭФ; 3 – стеклотекстолит СТК



Рис.2.13. Зависимость сопро-тивления изоляции от времени увлажнения пластиков при от-носительной влажности воз-духа 93 % и 40 оС: 1 – гети-накс ЛГ; 2 – гетинакс VI (свя-зующее – фенольное) Рис.2.14. Зависимость водопо-глощения от длительности вы-держки слоистых пластиков в воде: 1 – гетинакс; 2 – стекло-текстолит СТ


2.5.5. Листовые базисные материалы для производства печатных плат

Материалы для производства печатных плат (ПП) под-разделяются по способу изготовления ПП, частотному диапа-зону (высокочастотные и сверхвысокочастотные) и области применения (для РЭС широкого применения и РЭС с повы-шенными эксплуатационными требованиями).
В настоящее время существуют субтрактивный (селек-тивное удаление металлического покрытия), полуаддитивный и аддитивный (гальваническое осаждение меди на участках согласно заданной схемы) методы изготовления печатных плат.
Для изготовления печатных плат субтрактивными мето-дами применяются фольгированные гетинакс и стеклотексто-лит различных марок, предназначенных для различных целей, в том числе повышенной тропикостойкости, нагревостойкости и гальваностойкости. При изготовлении фольгированных гети-накса и стеклотекстолита применяют те же виды и типы на-полнителей и связующих смол, что и для слоистых пластиков, рассмотренных выше.
В зависимости от назначения слоистые пластики выпус-каются толщиной 1,0-3,0 мм, облицованные с одной или двух сторон металлической фольгой (односторонние или двухсто-ронние фольгированные диэлектрики). Облицовку изоляцион-ного основания осуществляют медной фольгой толщиной 20, 35 и 50 мкм. Медную фольгу изготовляют электролитическим осаждением. Поэтому она имеет однородный состав и шерохо-ватую поверхность с одной стороны, что обеспечивает хоро-шую адгезию ее с диэлектриком при приклеивании. Для склеи-вания фольги с основанием применяют различные клеи и адге-зивы. Склеивание фольги с диэлектриком осуществляется в процессе прессования. На шероховатую поверхность медной фольги наносится клеевая композиция, состоящая из клея на основе эпоксидных, фенольных смол и пылевидного кварца. Собранные пакеты из пропитанных смолами наполнителей и медной фольги подвергают прессованию по специальной тех-нологии.
Высокочастотные материалы. Для изготовления печат-ных плат радиоэлектронной аппаратуры общего применения применяется односторонний и двухсторонний фольгированный гетинакс марок ГФ-1-35Г, ГФ-1-50Г, ГФ-2-35Г, ГФ-2-50Г со-гласно ГОСТ 10316-78 (цифры 1, 2 обозначают односторонний или двусторонний, цифры 35, 50 показывают толщину медной фольги в мкм; буква Г в конце марки - гальваностойкий). Вы-пускаются и другие марки фольгированного гетинакса по спе-циальным техническим условиям. Например, ГФС-1-35Г - ге-тинакс фольгированный самозатухающий, гальваностойкий выпускается по ТУ 16-503.193-79.
При изготовлении односторонних и двухсторонних пе-чатных плат с повышенными диэлектрическими свойствами, допускающими воздействие повышенной температуры, при-меняются фольгированные стеклотекстолиты различных ма-рок. Стеклотекстолит марок СФ-1-35Г, СФ-2-35Г, СФ-1-50Г, СФ-2-50Г выпускается по ГОСТ 10316-85, а стеклотекстолиты других марок по техническим условиям, определяющим кон-кретную область применения. Например, СФГ-230-1-35 - стек-лотекстолит фольгированный гальваностойкий и теплостой-кий, облицованный с одной стороны (или с двух сторон) мед-ной электролитической фольгой с гальваностойким покрыти-ем, выдерживающим температуру 230 оС, выпускается по ТУ 16-503.120-78. Стеклотекстолит об¬щего назначения него-рючий марки СОНФ-1(2), облицованный с одной стороны (или двух) медной фольгой, выпускается по ТУ16-503.204-80.
Нефольгированные диэлектрики, применяемые для адди-тивного метода производства печатных плат, имеют на по-верхности специально нанесенный адгезивный слой с введен-ным мелкодисперсным катализатором, способствующим хи-мическому осаждению меди на диэлектрик и лучшей адгезии ее к поверхности стеклотекстолита. Стеклотекстолит марки СТЭК (ТУ 16-503.201-80), применяемый при аддитивном ме-тоде изготовления печатных плат, выпускается толщиной от 1,0 до 2,0 мм с двухсторонним адгезивным слоем. Стеклотек-столит марки СТЭФ-1-2ЛКА на основе эпоксифенольной смо-лы с адгезивным слоем, катализатора на базе анионитов, на-сыщенных солями серебра или палладия, применяется при из-готовлении ПП с повышенной плотностью монтажа.
Разновидностью аддитивного метода является фотофор-мирование проводящего рисунка схемы. В процессе фотофор-мирования создается поверхность проводящего рисунка схемы, на которую производится осаждение толстослойной химиче-ской меди. Разрешающая способность рисунка зависит от раз-решающей способности фотошаблонов; при этом могут быть получены проводники шириной 0,08-0,1 мм. Для этого способа применяется нефольгированный стеклотекстолит марки СТЭФ-1-2ЛКФ на основе эпоксифенольной смолы с нанесен-ным на поверхность фотоактиватором (двуокисью титана).
При полуаддитивной технологии применяются стек-лотекстолиты, облицованные с одной или двух сторон электролитической фольгой толщиной 5 мкм. Для этого метода используется стеклотекстолит марки СТПА-5-1(2) (ТУ 16-503.200-80), облицованный с одной стороны (с двух сторон) электролитической медной фольгой толщиной 5 мкм с гальваностойким покрытием. Он выпускается толщиной от 0,1 до 2,0 мм и применяется при изготовлении однослойных и многослойных печатных плат с увеличенной плотностью мон-тажа.
В производстве многослойных печатных плат (МПП) раз-личными методами (металлизацией сквозных отверстий, по-парного прессования, послойного наращивания и другими) ис-пользуются односторонние и двухсторонние фольгированные стеклотекстолиты с толщиной фольги 20, 35, 50 мкм для суб-трактивной технологии. Для полуаддитивной и аддитивной технологий выпускаются стеклотекстолиты фольгированные, с толщиной электролитической фольги 5 мкм и нефольгиро-ванные стек¬лотекстолиты с адгезионным слоем и мелкодис-персным катализатором, способствующим хорошей адгезии химически осаждаемой меди. Толщина пластиков для изготов-ления МПП находится в пределах от 0,08 до 0,5 мм. Перечень различных марок стеклотекстолитов приведен в /3/. При изго-товлении МПП методом металлизации сквозных отверстий наиболее широко применяются травящиеся стеклотекстоли-ты ФТС-1(2)-20, теплостойкий СТФ-1(2). Использование тра-вящихся стеклотекстолитов (в смеси серной и плавиковой ки-слот) позволяет увеличить надежность сцепления осаждаемой меди в отверс¬тиях с внутренними проводниками МПП.
С целью электрической изоляции отдельных слоев МПП используются склеивающие изоляционные прокладки (СП) толщиной 25, 60 и 100 мкм. Прокладки представляют собой стеклоткань, пропитанную эпоксидной смолой с отвердителем, находящейся в состоянии неполной по¬лимеризации (в стадии отверждения В).
В производстве гибких печатных (ГПП) и гибких соеди-нительных печатных кабелей (ГПК) применяются тонкие пле-ночные диэлектрики на основе лавсана и полиимида. Лавсан фольгированный марки ЛФ-1 представляет собой композици-онный материал на основе полиэтилентерефталатной пленки и эпоксидно-каучукового покрытия, облицованной с одной сто-роны медной электролитической фольгой толщиной 35 мкм. Фольгированный полиимид повышенной термостойкости мар-ки ПФ-1, ПФ-2 изготавливается на основе полиимидной плен-ки, облицованной с одной или двух сторон электролитической медной фольгой толщиной 35 мкм.
Перечисленные материалы для изготовления однослой-ных, многослойных, гибких печатных плат и соединительных кабелей применяются для монтажа радиоаппаратуры в высо-кочастотной области. Использование их в СВЧ-технике недо-пустимо, так как они обладают повышенными значениями ди-электрических потерь и диэлектрической проницаемости (tg < (2,5 - 4)10-2,  = 3 - 6), потому что в качестве связующей основы применяются термореактивные смолы, являющиеся полярными полимерами.
Сверхвысокочастотные материалы. В СВЧ-технике ис-пользуются неармированные и армированные стеклотканью материалы на основе неполярных термопластов: фторопла-ста-4Д, полифениленоксида (арилокса), поликарбоната. Луч-шим материалом для этой цели является пластик на основе фторопласта-4Д. Листы толщиной 0,5 мм марки Ф-4Д-Э01 представляют собой армированный пластик, фольгированный с двух сторон электролитической фольгой толщиной 35 мкм. Он имеет tg = 0,0007 (на частоте 1010 Гц) и  = 2,5. Диапазон ра-бочей температуры составляет -100  250оС. Пленка фторопла-стовая неармированная марки Ф-4МБФ-2, облицованная с од-ной или двух сторон электролитической медной фольгой, при-меняется для изготовления полосовых линий с малым волно-вым сопротивлением. Армированная фольгированная пленка марки 4МБСФ-1 - для гибких печатных схем и соединитель-ных шлейфов.
Фольгированный диэлектрик марки ФЛАН представляет собой пластик на основе полифениленоксида (арилокса), на-полненного алундом или двуокисью титана, облицованный с двух сторон медной электролитической фольгой толщиной 35 мкм. Материал ФЛАН выпускается в листах толщи-ной 1 и 2 мм.
Фольгированный диэлектрик марки ПКТ представляет собой листовой материал на основе армированного поликарбо-ната, облицованный с двух сторон электролитической медной фольгой толщиной 35 мкм. Он выпускается в виде листов тол-щиной 1, 2 и 3 мм.
Таблица 2.10

Показатели качества фольгированных гетинаксов
и стеклотекстолитов для субтрактивной технологии ПП

Показатели ГФ-1-35Г
ГФ-2-35Г
ГФ-1-50Г
ГФ-2-50Г
ГФС-1-35Г СФ-1-35Г
СФ-2-35Г
СФ-1-50Г
СФ-2-50Г
СФГ-230-1-35 СОНФ-1
СОНФ-2

1 2 3 4
Поверхностное электрическое со-противление после выдержки в те-чение 96 ч. при относительной влажности 96 % при 40 оС, Ом 109 1010 1010
tg(106 Гц) при тех же условиях 0,05 0,035 0,035
 (10 Гц) при тех же условиях 5,5 5,5 5,5

Продолжение табл. 2.10

1 2 3 4
Прочность на отслаивание фоль-ги, Н (на полоске шириной 3 мм):
в исходном состоянии; 3,75 4,5 4,4
при выдержке в гальваниче-ском растворе при 70 оС в те-чение 20 мин; 1,8-2 3,6 4,0
после выдержки в расплавлен-ном припое в течение 10 с при 260 оС 3,5 4,0 (в те-чение 20 с) 4,3 (в те-чение 30 с
Стойкость к воздействию при-поя (отсутствие отклеивания фольги) 260 оС, 5-10 20 30
Водопоглощение для толщины 1 мм, % 1-1,5 0,5 1,0

Таблица 2.11

Показатели качества стеклотекстолитов для аддитивной и
полуаддитивной технологий изготовления ПП

Показатели СТЭК СТЭФ-1-ЛКА СТЭФ-1-2-2-2ЛКФ СТПА-5-1
1 2 3 4 5
Поверхностное электриче-ское сопротивление после выдержки в течение 96 ч. при относительной влажности 93 % при 40 оС, Ом 1010 109 109 1010
tgδ (106 Гц) при тех же усло-виях 0,04 0,045 0,045 0,025
ε (106 Гц) при тех же услови-ях 6,0 6,0 6,0 5,5

Продолжение табл. 2.11

1 2 3 4
Адгезионная прочность сцеп-ления металлизированного по-крытия с основанием на по-лоске шириной 3 мм,Н:
после химико-гальванической металлизации; 4 3,9 3,9 4
при выдержке в гальваниче-ском растворе при 70 оС - - - 3,6
в течение 20 мин; после вы-держки в расплавленном при-пое в течение 10 с при 260 оС 3,0 2,9 2,9
3,6 в тече-ние 30 с
Изменение линейных разме-ров, %, не более - - - 0,4

Таблица 2.12

Показатели качества фольгированных стеклотекстолитов для МПП (травящихся) и гибких ПП

Показатели СТФ-1 ФТС-1-20
ФТС-1-35 ПФ-1 ПФ-1-35-0,1
ПФ-2-35-0,16
1 2 3 4 5
Поверхностное электрическое сопротивление после выдержки в течение 96 ч при относитель-ной влажности 93 % при
40 оС, Ом 5 1010 5 109 109 1011

Продолжение табл. 2.12

1 2 3 4 5
tgδ (106 Гц) при тех же условиях 0,035 0,035 0,035 0,035
ε (106 Гц) при тех же условиях 5,5 5,5 4,0 4,0
Прочность на от-слаивание фольги на полоске шириной 3 мм, Н:
в исходном состоя-нии; 3,2 - 4,0 3,2 - 4,0 2,4 2,4
при выдержке в гальваническом растворе при 70 оС в течение 20 мин; 3,0 - 3,8 2,6 - 3,0 2,0 2,2
после выдержки в расплавленном при-пое в течение 30 с при 260 оС 2,5 - 3,6 2.,5 - 3,6 2,0 2,4
Водопоглощение, % 0,5 - 1,0 0,5 - 1,0 - 3,0
Изменение линей-ных размеров после травления, %, не более 0,04 - 8,05 0,04 -- 0,05 0,5 0,25
Стойкость к много-кратным перегибам - - 400 600
Нагревостойкость (отсутствие от-клеивания фольги после выдержки в припое при 260 оС - - 30 30

Таблица 2.13

Показатели качества фольгированных сверчастотных
материалов

Показатели Пленка фторопла-стовая 4МБФ-1(2) Листы фторопла-стовые
Ф-4Д-701 ФЛАН-2,8 ПКТ-ЗФ
1 2 3 4 5
ε (1010 Гц):
в исходном состоянии; 2,4 2,5 2,8 3
после выдержки в в тече-ние 30 суток с относи-тельной влажностью 95 % при 40 оС - - 2,8 3
tgδ (1010 Гц):
в исходном состоянии; 0,024 0,001 0,0015 0,005
после выдержки в течение 30 суток с влажностью
93 % при 40 оС - - 0,004 0,008
Прочность на отслаива-ние фольги на полоске шириной 3 мм, Н:
в исходном состоянии 2,9 2,9 2,7 2,4
после выдержки в рас-плавленном припое в те-чение 10 с при 260 оС 1,45 1,45 1,8 1,8
Стойкость к двойным перегибам, циклы 300 - - -

Прочностные и электрические свойства слоистых пласти-ков и влияние на них влажности и температуры рассмотрены в п.2.5.3. Для материалов, применяемых при изготовлении ПП, показателями качества являются следующие свойства: проч-ность на отслаивания фольги при действии гальванического раствора, припоя; изменение поверхностного сопротивления от действия влаги и др. В табл. 2.9-2.11 приводятся показатели качества некоторых материалов, применяемых для изготовле-ния однослойных, многослойных и гибких ПП по субтрактив-ной, аддитивной и полуаддитивной технологиям. Показатели качества сверхвысокочастотных материалов приведены в табл. 2.12.

2.5.6. Лаки, эмали, компаунды и клеи

Лаки – это растворы пленкообразующих веществ (лако-вой основы) в летучих жидкостях. К пленкообразующим ве-ществам относятся природные и синтетические смолы, биту-мы, высыхающие масла, эфиры целлюлозы и различные их композиции, которые в процессе сушки после удаления из лака растворителя, а также в результате реакций окисления, поли-меризации, поликонденсации или других химических процес-сов образуют плотную и прочную лаковую пленку.
Электроизоляционные лаки классифицируются по назна-чению, химическому составу и по режиму сушки.
По химическому составу и типу лаковой основы лаки подразделяются на следующие группы:
маслосодержащие лаки (масляно-канифольные, битумно-масляные, масляно-алкидные, масляно-фенольные);
лаки на основе модифицированных смол (поливинилаце-татные, полиэфирноэпоксидные, полиуретановые, кремнеорга-нические, полиэфиримидные) и лаки на основе немодифициро-ванных синтетических полимеров (кремнеорганические, по-лиимидные, полистирольные, феноло- и креозолоформальде-гидные, эпоксидные, глифталевые);
лаки на основе природных смол и эфиров целлюлозы.
По режиму сушки электроизоляционные лаки подразде-ляются на:
лаки горячей сушки (при температуре выше 70 °С) на термореактивной основе (например, на основе эпоксидных смол);
лаки воздушной сушки (при комнатной температуре) на основе термопластичных полимеров.
По применению лаки подразделяют на: покрывные, лаки для изоляции обмоточных проводов; клеящие лаки, пропиточ-ные лаки.
Покрывные лаки предназначены для создания защитной электроизоляционной пленки на поверхности изделий (напри-мер, печатных плат). К этим лакам предъявляются следующие основные требования:
быстрое высыхание;
хорошая адгезия к покрываемой поверхности;
способность образовывать твердую и механически проч-ную пленку;
хорошие электрические характеристики;
хорошие влагостостойкость и нагревостойкость.
Лаковые покрытия являются относительно плотными только при малой толщине (15-70 мкм), так как при большой толщине образуются капилляры, снижающие защитные свой-ства против влаги.
Покрывные лаки марок УР-976, УР-9130 на полиуретано-вой основе, модифицированные фенолоформальдегидной смолой, применяемой как влагостойкое и маслостойкое покры-тие по гетинаксу, стеклотекстолиту, керамике, металлу.
Лаки марок ЭП-730, ЭП-9114 на эпоксидной основе при-меняют для защиты печатного монтажа и электронной аппара-туры, эксплуатируемых при температуре от -60 до +125 оС.
Лак марки КО-990 на кремнеорганической основе, моди-фицированный полибутилметакрилатом, применяется для за-щиты печатных плат, изготовленных из высокочастотных ди-электриков, работающих при температурах от-60 до +150 оС на частотах 106 – 1010 Гц. Лак этой марки обладает высокими диэлектрическими свойствами (ε ≈ 3,6, tgδ 5 10-4 на частоте 106 Гц).
Лаки для обмоточных проводов, применяемых при изго-товлении катушек индуктивностей, трансформаторов. К изоля-ции таких проводов предъявляются требования: достаточная эластичность, адгезия к металлу и механическая прочность; стойкость к продавливанию; стойкость к термоудару; высокие электрические свойства, которые должны сохраняться в про-цессе длительной эксплуатации. Приведены некоторые марки лаков, применяемых при изготовлении эмалированных обмо-точных проводов.
Лаки марок ФЛ-9136, ФЛ-9137 (на фенольной основе) применяют при изготовлении эмалированных проводов ПЭЛ; максимальная температура не превосходит 105 оС.
Лак марки ВЛ-931 на поливинилформальэтилалевой ос-нове (лак винифлекс) применяют при изготовлении медных эмалированных проводов ПЭВ-1, ПЭВ-2. Лаковое покрытие винифлекс не плавится и не размягчается при нагреве до тем-пературы 105 оС, сохраняя гибкость и эластичность.
Лак марки ВЛ-941 (лак металвин) по качеству лакового покрытия превосходит лак ВЛ-931; более устойчив к действию органических растворителей и воды. Лак металвин применяют при изготовлении эмалированных медных проводов ПЭМ-1, ПЭМ-2.
Лак марки УР-973 (на полиуретановой основе) применя-ют для эмалированных лудящихся медных проводов ПЭВЛ с нагревостойкостью до 120 оС.
Лак марки ПЭ-939 (на полиэфирной основе) применяют при изготовлении проводов ПЭТВ-2. Нагревостойкость про-водов с изоляцией этим лаком составляет 130 С.
Лак марки АД-9103 изготовлен на полиимидной основе и используется при изготовлении проводов ПЭТ-имид. Этот лак является более качественным из всех приведенных; не плавит-ся и не размягчается до температуры 220 оС, сохраняя гибкость и эластичность.
Пропиточные лаки служат для пропитки пористой и во-локнистой изоляции, в результате чего улучшаются электро-изоляционные свойства материалов. Изготавливаются пропи-точные лаки на основе немодифицированных (кремнеоргани-ческих, полиуретановых) и модифицированных (феноло-алкидных, полиэфирноэпоксидных и других) смол.
Клеящие лаки применяются для склеивания слюдяных материалов, фольгированных и нефольгированных пластиков (гетинакса, стеклотекстолита, текстолита) и других компози-ционных материалов. Одновременно со склеиванием происхо-дит и пропитка материалов. Клеящие лаки изготавливают на основе термореактивных фенолоформальдегидных, эпоксид-ных и кременеорганических смол. Материалы, изготовленные с применением крменеорганических лаков, обладают повы-шенной термостойкостью и высокими электрическими свойст-вами.
Эмали – это лаки, пигментированные высокодисперсны-ми порошками неорганических веществ. Используются эмали в основном для поверхностных покрытий с целью защиты дета-лей от внешних воздействий и придания им определенного внешнего вида. Обычно пигментами служат оксиды металлов, которые придают пленкам различный цвет и делают их непро-зрачными, повышают механическую прочность, защищают ме-талл от коррозии. Так эмаль, содержащая сурик (Pb3O4) защи-щает от коррозии железо, а эмаль, содержащая окись цинка (ZnO) – алюминий. Покрывные эмали выпускаются горячей и холодной сушки. Холодная сушка достигается введением сик-кативов в масляно – глифталевые, масляно – пентафталиевые и кремнеорганические эмали или отвердителей в немодифици-рованные эпоксидные эмали и в эмали эпоксидные, модифи-цированные кремнеорганическими соединениями. Сиккативы и отвердители вводятся в эмали, как правило, перед употреб-лением. При наполнении эмалей порошками металлов (меди, серебра и других) получают токопроводящие эмали, которые обладают и защитой поверхности деталей от внешних воздей-ствий (например, эмали марок ХС-928, ХС-973).
Кроме защитно-декоративных эмалей (например, НЦ-929, АС-95, ПФ-910, ЭП-91 и другие) применяют эмали, выполняющие определенное назначение. Например, эмаль марки ГФ-916 (на масляно-алкидной основе) выпускается де-вяти цветов и применяется для маркировки керамических кон-денсаторов по величине температурного коэффициента ди-электрической проницаемости и защиты их от действия влаги. Эмаль марки ГФ-913 (на масляно-алкидной основе) красного цвета применяют для покрытия непроволочных резисторов ти-па МЛТ.
Компаунды – это смеси полимеров с различными добав-ками, не содержащие летучих растворителей и отверждающие-ся без выделения газообразных и парообразных веществ. По-этому в компаундах отсутствует пористость при сравнительно толстом слое (0,5 - 1 мм); они обладают высокой химической стойкостью и электрической прочностью и, по сравнению с ла-ками, обеспечивают лучшую защиту от действия влаги. Свой-ства компаундов определяются, прежде всего, видом полимер-ного связующего вещества, в качестве которых в большинстве случаев применяются фенолоформальдегидные, эпоксидные и кремнеорганические смолы, а также сложные сополимеры на их основе.
Базовыми компаундами являются компаунды на основе эпоксидных смол. Например, компаунд марки УП-5-105-2 хо-лодного отверждения применяется для герметизации радио-технических изделий, длительно работающих в интервале тем-ператур от -60 до +75 °С; компаунды марок УП-5-221 (эпок-сидный), УП-5-220 (на эпоксикремнеорганической основе) применяются для герметизации аппаратуры, работающих при повышенной влажности (до 98 %) под действием вибрацион-ных и механических нагрузок.
Компаунды находят широкое применение для герметиза-ции интегральных схем. Так как ИС чувствительны к дефор-мирующим усилиям, то в этом случае применяют эластичные компаунды. Использование жестких компаундов, к которым относятся эпоксидные, не рекомендуется, так как при затвер-девании в них возникают механические напряжения. Кроме то-го, при герметизации ИС к компаундам предъявляются допол-нительные требования: минимальное водопоглощение; не должны содержать ионогенных веществ, способных выделить ионы Cl , SO4, Na; устойчивость к кристаллизации, так как при кристаллизации увеличивается жесткость полимера, а компа-унды должны находиться в высокоэластическом состоянии во всем диапазоне рабочих температур (- 60 - +70 °С).
Основой эластичных компаундов являются кремнеорга-нические полимеры, а также смеси их с эпоксидными смолами. К таким компаундам относятся компаунды марок КЛ, К–18, У-1-18 (виксинт) на кремнеорганической основе, которые при-меняются для герметизации приборов, работающих в интерва-ле температур от -60 до +250 °С.
Некоторые компаунды на основе эпоксидных смол обла-дают высокой оптической однородностью и прозрачностью к излучению в видимой и инфракрасной областях спектра. Такие компаунды применяются при герметизации оптоэлектронных приборов – светодиодов, фотоприемников. Оптически про-зрачные компаунды применяют для защиты печатных плат (например, эластичный компаунд КМ-9, порошковый компа-унд ОП-429); в этом случае возможен контроль правильности коммутации с помощью прокалывающих щупов.
Клеи – это вещества, обладающие высокой адгезионной способностью, пригодные для прочного соединения между со-бой материалов разных классов. Применение клеев упрощает технологический процесс изготовления изделий, создает сплошность соединений и в ряде случаев является единствен-ным способом крепления. Разрушение клеевого соединения, как правило, означает отказ РЭС, поэтому к клеям предъявля-ются высокие требования по прочности, термостойкости, стой-кости к динамическим нагрузкам. В специальных случаях от них требуется такие качества, как электропроводность, тепло-проводность, биостойкость.
В исходном состоянии клеи могут быть:
в виде жидкостей, содержащих летучий растворитель, или без него;
в твердом состоянии в форме легкоплавких порошков, таблеток, гранул;
в виде расплавов на основе термопластов;
в виде клеящих пленок (например, склеивающие про-кладки при изготовлении многослойных печатных плат).
Универсальных клеев не существует; труднее склеивают-ся металлы, легче – неметаллы, за исключением неполярных термопластических материалов, не подвергнутых специальной обработке.
По типу применяемых полимеров клеи подразделяются на термореактивные, которые отверждаются в результате реак-ции поликонденсации, и термопластичные – отверждаются в результате полимеризации.
К термореактивным относятся клеи на основе эпоксид-ных, фенолоформальдегидных, кремнеорганических смол и их модификаций. Клеи на основе эпоксидной смолы пригодны для склеивания черных и цветных металлов, а также соедине-ния неметаллических материалов, за исключением неполярных полимеров. Например, клеи Д-6, Д-8 (холодного отверждения) и Д-2, Д-16 (горячего отверждения) применяют для склеива-ния металлов, ферритов, керамики, стекол и пластмасс на ос-нове синтетических смол с наполнителями; диапазон рабочих температур - -60 - +100°С. Клеи на основе немодифицирован-ных и модифицированных фенолоформальдегидных смол (на-пример, БФ-2, БФ-4, ВК-32-2, ВС-10Т), применяют для склеи-вания металлов друг с другом и с неметаллическими материа-лами; диапазон рабочих температур от – 60 до +200°С. Про-цесс склеивания производят под определенным давлением.
Термопластичные клеи изготавливают на основе соеди-нений полимеров и сополимеров винилхлорида, поливинило-вого спирта, поливинилацеталей и поливинилацетата акрило-вой и метакриловой кислот и других. Например, клей БМК-5 применяют для склеивания полистирола с полиметилметакри-латом (органическим стеклом), полиэтилена с фенопластами. Клеи на основе термопластичных полимеров имеют более низ-кую прочность, чем клеи на термореактивной основе, и поэто-му применяются в несиловых конструкциях.
Особую группу составляют клеи на основе эластомеров – резиновые клеи. Они обладают высокой эластичностью и при-меняются для приклеивания резины к металлам и другим мате-риалам. Например, клей 88Н используется для склеивания ре-зин с другими материалами. Клей ЛН применяют для склеива-ния резины с металлами и пластмассами, ферритов между со-бой и с металлами.
В производстве микроэлектронных устройств применяют теплопроводящие и электропроводящие клеи. Например, теп-лопроводящие изолирующие клеи: Д-9 (эпоксидный), ВК-9, К-400 и ТКЛ-2 (на эпоксидно-полиамидной основе), применя-ют для крепления СВЧ микросхем к основаниям корпусов и микросборок. Эти клеи обладают достаточной термостойко-стью (до +125°С), стойкостью к термоциклированию и меха-нической прочностью.
Электропроводящие клеи (контактолы) представляют со-бой термореактивную смолу с наполнителем из мелкодисперс-ного порошка благородных металлов из сплава серебро-палладий или золота. Медь не применяется, так как она быстро окисляется в полимерной композиции, а серебро не рекомен-дуется применять по причине того, что под действием элек-трического потенциала ионы серебра мигрируют в диэлектри-ческой основе, создавая отдельные проводящие мостики. Элек-тропроводящие клеи применяют, например, клей ВК-32-200 (на эпоксидной основе), для крепления полупроводниковых кристаллов к подложкам.
Прочность клеевых соединений зависит не только от типа клея, но и от технологии процесса склеивания (подготовки по-верхности, процесса отверждения, толщины слоя клея). Опти-мальная толщина слоя клея, обеспечивающая наиболее проч-ное соединение, составляет 0,1 – 0,2 мм.

Вопросы для самопроверки

1. Изобразите структуру макромолекулы линейного по-лимера и, исходя из структуры, объясните, какие полимеры от-носятся к неполярным, а какие к полярным?
2. Какие полимеры используются в качестве высокочас-тотных диэлектриков и почему?
3. Какие типы химической связи существуют внутри макромолекул и между ними в линейных полимерах и в поли-мерах с пространственной структурой?
4. По каким свойствам одни полимеры называют термо-пластичными, а другие термореактивными? Какими структур-ными особенностями обладают первые и вторые полимеры? Приведите примеры термопластичных и термореактивных по-лимеров.
5. Объясните, что значит стеклообразное, высокоэласти-ческое и вязкотекучее состояния полимеров? В каком состоя-нии полимеры используются как диэлектрические материалы в эксплуатации?
6. Каким требованиям должны отвечать диэлектрические материалы, применяемые для изготовления каркасов индук-тивных элементов НЧ и ВЧ диапазонов?
7. Какие ненаполненные пластмассы относятся к неполяр-ным диэлектрикам и какие к полярным? Приведите примеры и область их применения?
8. Какие ненаполненные пластмассы относят к термо-стойким и приведите область их применения?
9. Какие полимеры называют ударопрочными и почему, и для изготовления каких деталей они применяются?
10. Какие смолы и какие наполнители входят в компози-ционные пластмассы - прессматериалы, их роль, и по каким признакам классифицируют прессматериалы? Приведите при-меры применения прессматериалов для изготовления деталей РЭС.
11. Что представляет собой гетинакс, текстолит и стекло-текстолит? Какой из этих листовых материалов обладает более высокой стойкостью против действия влаги и почему?
12. Какие листовые пластмассы применяют для изготов-ления оснований однослойных и многослойных печатных плат КВ диапазона?
13. Какие материалы применяют для изготовления полос-ковых линий СВЧ диапазона и почему?
14. Что представляют собой лаки, и для каких целей они используются в устройствах РЭС?
15. В чем отличие эмалей от лаков, и для каких целей их применяют в устройствах РЭС?
16. Что представляют собой компаунды, и какие преиму-щества их перед лаками и эмалями как герметизирующих по-крытий? Приведите примеры использования компаундов.

3. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

3.1. Стекла

Стекло представляет собой твердое аморфное вещество, образующейся при сплавлении стеклообразующихся оксидов и безоксидных соединений. Стеклообразующими являются ок-сиды SiO2, B2O3, P2O5, GeO2 и некоторые безкислородные со-единения селена, теллура, мышьяка. Свойства диэлектриков проявляют лишь оксидные стекла. По виду стеклообразующих оксилов стекла называют соответственно силикатными, бо-ратными, фосфатными, германатными. Основную часть сте-кол, применяемых в радиоэлектронных средствах, составляют силикатные стекла.
Структурной основой силикатных стекол является тетра-эдр SiO4 в центре которых расположены ионы Si+4, а в верши-нах ионы кислорода О-2 (Рис.3.1). Эти тетраэдры, соединяясь друг с другом через кислородные ионы, образуют сплошную трехмерную сетки. При этом угол Si-O-Si в силикатных стек-лах колеблется в пределах 120-180о, что нарушает строгую пе-риодичность в расположении тетраэдров. Поэтому в стеклах, как в аморфных телах, существует ближний порядок, но отсут-ствует дальний порядок. Введение в силикатные стекла ще-лочных окислов (модифицирующих окислов) Li2O Na2O и K2O нарушает кремний-кислородный каркас. Щелочные катионы разрывают цепочки Si-O-Si (рис.3.1 б), что приводит к ослаб-лению каркаса и его разрыхлению.
В результате этого уменьшается прочность стекла, и ухудшаются диэлектрические свойства – снижается удельное сопротивление, увеличиваются диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. Но в то же время улучшаются технологические свойства – снижается температура плавления и вязкость. Для получения определенных свойств в силикатные стекла вводят промежуточные окислы типа MeO, Me2O3 (CaO, BaO, PbO, Al2O3 и др).
Встраиваясь в структурную сетку стекла эти окислы, по-вышают диэлектрические свойства, не снижая технологиче-ских свойств.


Рис. 3.1 Схематическое изображение структуры силикат-ных стекол: а) тетраэдры SiO4, б) – трехмерная сетка стекла, построенная из кремнекислородных тетраэдров

Детали из стекла изготавливают путем выдувания (ламповые баллоны, химическая посуда), вытяжки (стекловолокна), прессования, отливки и т.п. Стекла свариваются друг с другом, металлами, керамикой и полупроводниками, т.е. с материалами, обладающими достаточной теплопроводностью. Силикатные стекла практически устойчивы к действию кислот, за исключением плавиковой кислоты HF. Изготовленные стеклянные изделия подвергают отжигу для снятия механических напряжений, возникающих при быстром и неравномерном охлаждении. Механическая обработка стекла в холодном состоянии сводится к резке его алмазным инструментом, шлифовке и полировке. Силикатные стекла могут металлизироваться методами вжигания металлосодержащих паст или вакуумным напылением. Стеклам присущи следующие недостатки – низкая теплопроводность, низкая механическая прочность и хрупкость.
Силикатные стекла по составу и по электрическим свой-ствам можно подразделить на три основные группы:
1. Бесщелочные стекла, к которым относятся чистое кварцевое стекло и алюмоборосиликатные стекла. Эти стекла обладают высокими диэлектрическими свойствами и высокой нагревостойкостью, но они нетехнологичны при изготовлении из них изделий.
2. Щелочные стекла, содержащие двухвалентные окислы без тяжелых окислов (PbО, BaO). Эти стекла технологичны при обработке, но обладают пониженными диэлектрическими свойствами и пониженной нагревостойкостью.
3. Щелочные стекла с высоким содержанием тяжелых окислов (например, силикатно-свинцовые, бариевые), Эти стекла обладают высокими диэлектрическими свойствами, технологичны в изготовлении. В табл 3.1 приведены основные свойства силикатных стекол без указания точного химического состава.
Таблица 3.1

Основные свойства силикатных стекол

Свойства Бесще-лочные Щелочные стекла без тяжелых окислов Щелочные стекла с вы-соким со-держанием Pb и BaO
натриевые натрий-калиевые и калиевые
Плотность, кг/м3 2,1-3,6 103 2,2-2,75 103 2,2-3 103 2,85-4,5 103
αl . 106, C-1 0,5-2 2,6-5 2,6-9 2,1-3
Коэффициент преломления n 1,46-1,61 1,52-1,53 1,51-1,55 1,54-1,71
Удельное объемное сопротивление ρv при 200оС, Ом м 1011-1013 106-107 108-1010 109-1011

Продолжение табл.3.1

1 2 3 4 5
Диэлектрическая проницаемость,ε 4,2-7,5 5,7-7,5 7-11 3,2-12,8
tgδ при 106 Гц: при 20oС 0,0002-0,001 0,003-0,007 0,0015-0,003 0,0004-0,0012
при 200 оС 0,0003-0,001 0,01-0,11 0,003-0,0008 0,0012-0,002
ρ при 200 оС,
Ом м 1011 - 1012 106 -107 108 - 1010 109 - 1011

В конструкциях радиоэлектронных средств следующие виды технических стекол.
Кварцевое стекло, или плавленый кварц состоит из практически чистого SiO2 в аморфном состоянии. Его получа-ют из горного хрусталя или из мелкого кварцевого песка при температуре выше 1700оС. Кварцевое стекло обладает рядом уникальных свойств:
температурный коэффициент линейного расширения αl оC-1 (ТКЛР) имеет наименьшее значение из всех материалов и составляет 5 10-7, а при температуре ниже -73 оС имеет отри-цательное значение ТКЛР;
модуль упругости растет с повышением температуры;
удельное сопротивление составляет 1015-1016 Ом м;
высокие диэлектрические свойства – тангенс угла ди-электрических потерь на частоте 106 Гц составляет (1-2) 10-4, а диэлектрическая проницаемость ε = 3,8;
высокая нагревостойкость (длительная до 1200оС и в те-чение нескольких часов – 1400оС).
Благодаря выше перечисленным свойствам кварцевое стекло является материалом для изготовления линз, баллонов ламп ультрафиолетового излучения; применяются в полупроводниковой технологии в виде труб, тиглей, термостойкой и химической посуды. Высокие диэлектрические свойства наряду с высокой механической добротностью и малым КТЛР являются определяющими параметрами кварцевого стекла при изготовлении на его основе диэлектрических резонаторов. Тонкие аморфные пленки SiO2, полученные осаждением из газовой фазы широко применяются в технологии интегральных схем и полупроводниковых приборов.
Электровакуумные стекла используются при изготов-лении баллонов электронных ламп и изоляционных бус для электровакуумных, полупроводниковых приборов и гибрид-ных интегральных схем. По химическому составу электрова-куумные стекла относятся к группе слабощелочных алюмобо-росиликатных стекол (содержание щелочных окислов состав-ляет 2-8 %). Определяющим параметры этих стекол наряду с высокими электрическими свойствами, является значение ТКЛР. Электровакуумные стекла по признаку спаиваемости с определенным металлом или сплавом подразделяются на: вольфрамовые, молибденовые и платиновые, хотя в своем со-ставе не содержат указанных металлов. Так стекла молибде-новой группы имеют ТКЛР, равный молибдену и при спаива-нии с ним образуют прочные вакуумно-плотные спаи. К стек-лам вольфрамой группы относятся стекла марок С37-1…С41-1, молибденовой группы С47-1…С52-1 и платиновой группы – С48-1…С95-3. Цифра в маркировке после буквы указывает значение ТКЛР, а цифра после дефиса порядковый номер разработки. Так стекло марки С52-1 имеет ТКЛР равный 52 10-7 С-1.
Молибденовые электровакуумные стекла С48-1, С49-1, С49-2, С52-1 широко применяются для спаивания с коваром при изготовлении вакуумноплотных выводов гибридных инте-гральных схем.
Конденсаторные стекла применяются в качестве диэлектриков тонкопленочных конденсаторов. Такие стекла помимо высокой диэлектрической проницаемости и малого значения tgδ должны иметь высокие удельное сопротивление и электрическую прочность, и отсутствие пор. Для пленочных конденсаторов применяют в основном двухкомпонетные боросиликатные с удельной емкость (Суд = 150 пФ/мм2) алюмосиликатные (Суд = 300 пФ/мм2) и иттрий-боросиликатные (Суд = 500 пФ/мм2) стекла.
Стекла для герметизации полупроводниковых прибо-ров и ИС. Эти стекла используются в виде тонких пленок, на-носимых на поверхность кремниевых кристаллов для защиты от внешних воздействий. Кристаллы покрываются стеклом не-зависимо от того, заливаются ли они пластмассой, заключают-ся в герметичный корпус или изготавливаются в бескорпусном исполнении. Пленки должны хорошо покрывать ступеньки то-пологического рельефа и поэтому иметь ТКЛР, близкий к ТКЛР кремния; должны быть сплошными, без разрывов и пор. Всем этим требованиям ни одно стекло, как правило, не удов-летворяет. Поэтому применяются двух или трехслойные плен-ки. Для первого слоя применяются стекла с малым значением ТКЛР, а для внешнего – легкоплавкие свинцово-боросиликатные стекла.
Стекловолокна представляют собой тонкие волокна диаметром 4 - 7 мкм, получаемые из расплавленной массы ме-тодом вытяжки через фильеру. Тонкие стеклянные волокна об-ладают хорошей гибкостью и более высокой механической прочностью по сравнению с прочностью массивных образцов. Крученые стеклянные нити из волокон на основе малощелоч-ных алюмосиликатных или алюмоборосиликатных стекол ис-пользуют для изоляции монтажных проводов с высокой нагре-востойкостью (до 250оС). Стеклянные ткани из волокон на ос-нове бесщелочных алюмоборосиликатных или магнийсили-катных стекол применяют для изготовления стеклотекстоли-тов, используемых в качестве оснований печатных плат.
Особую группу стекловолокнистых материалов представляют волоконные световоды, которые обладают свойством направленно передавать световую энергию. Светопроводящие волокна, как правило, двухслойные. Наружный слой (оболочка) отличаются от внутреннего слоя (сердцевины) более низким коэффициентом преломления света. Световой луч, падая из среды, оптически более плотной (сердцевины) на поверхность раздела со средой (оболочкой), оптически менее плотной, испытывает полное внутреннее отражение. Такое двухслойное волокно обеспечивает прохождение света по сердцевине с минимальными потерями, не попадая в окружающее пространство. Волокна, соединенные в жгуты, служат элементами волоконной оптики для передачи информации и являются составной частью раздела электроники-оптоэлектроники. Пленочные плоские световоды, полученные осаждением стекла на подложку, являются основой оптических интегральных схем.
Проводящие стекла представляют собой стеклообраз-ные вещества, которые вследствие нестехиометрического со-става обладают повышенной электропроводностью, при этом носителями в них служат электроны. Эти стекла являются без-оксидными соединениями элементов VI группы таблицы Мен-делеева S, Se, Te (халькогены) с элементами IV и V группы (As, Sb, Ge, Tl). К таким стеклам (халькогенидные) относятся, например, соединения химического состава As2, S3, Sb2S3, GeSe и другие. Халькогенидные стекла имеют низкую температуру размягчения (230…430 оС) и удельное сопротивление ρ = 105 – 10-3 Ом м. Низкая темпера обработки обусловила использова-ние высокоомных стекол для герметизации интегральных схем, но основное применение они находят из-за их полупро-водниковых свойств (как полупроводниковые материалы).

3.2. Ситаллы

Ситаллы представляют собой класс поликристаллических материалов, получаемых с помощью направленной кристалли-зации неорганических стекол специального состава.
По структуре ситаллы являются многофазными материалами, состоящими из зерен одной или нескольких кристаллических фаз, скрепленных между собой стекловидной прослойкой. Фазовый состав, вид и содержание кристалличе-ских фаз и стеклофазы зависят от химического состава исход-ного стекла и режима термической обработки. В настоящее время синтезированы ситаллы на основе стекол различного химического состава: литий-, кальций-, магний-, стронций-, натрий-алюмо-силикатных, калиево-титаносиликатных и другие. Основными кристаллическими фазами являются -эвкриптит и -сподумен (в системе Li2O-Al2O3-SiO2), a-кордиерит, кварц, шпинель, форстерит, муллит (в системе MgO-Al2O3-SiO2), цельзиан и силикаты бария (в системе BaO-Al2O3-SiO2). Содержание кристаллической фазы в ситаллах в зависимости от способа получения может колебаться в пределах 30-95 % и более, а размер кристаллических зерен равен 1-2 мкм. По структуре ситаллы занимают промежуточное положение между обычными стеклами и керамикой. От стекол они отличаются тем, что имеют в основном кристаллическое строение, а от керамики - значи-тельно меньшим размером кристаллических зерен и отсутстви-ем пористости. По внешнему виду ситаллы могут быть непро-зрачными (от светло-белого до коричневого цвета) и прозрач-ными.
Технология производства ситаллов включает в себя три стадии: варка исходного стекла, содержащего специальные "каталитические" добавки (нуклеаторы); формование изделия из стекла; термообработка изделий, приводящая к полной или частичной кристаллизации исходно¬го стекла.
Кристаллизация стекла может быть обусловлена фотохимическими и каталитическими процессами. В первом случае в исходные стекла входят соли серебра, золота или меди. Под действием ультрафиолетового или рентгеновского облучения и последующей низкотемпературной обработки происходит выделение металлов в виде мельчайших коллоидных частиц, которые являются центрами кристаллизации. При повторной высокотемпературной обработке осуществляется образование и рост кристаллов вокруг металлических частиц. Стеклокристаллические материалы, полученные таким способом, называют фотоситаллами. Фотоситаллы в основном получают из стекол литиевой системы.
Технология изготовления ситаллов упрощается, если в качестве катализаторов кристаллизации в исходные стекла входят соединения, легко кристаллизующиеся из расплава: TiO2, B2O3, Cr2O3, V2O5, FeS, фториды и фосфаты щелочных и щелочно-земельных металлов. Исходные стекла подверга-ются двухступенчатой теромообработке - при 500 - 700 оС и 900-1100 оС. Такие ситаллы называют термоситаллами. Тер-моситаллы получают из стекол систем MgO-Al2O3-SiO2 и CaO-Al2O3-SiO2.
Ситаллы по сравнению со стеклами обладают более вы-сокой механической прочностью, нагревостойкостью, тепло-проводностью. Температурный коэффициент линейного рас-ширения (ТКЛР) лежит в пределах (7-30)10-7 оС-1 и может ре-гулироваться изменением только температуры ситаллизации, т.е. доли кристаллической фазы. Стеклокристал¬лические мате-риалы обладают высокой химической стойкостью к действию кислот (кроме HF) и щелочей. Они являются хорошими ди-электриками; диэлектрические потери в ситаллах во многом определяются свойствами остаточной стекловидной фазы. Доступность исходного сырья и простая технология обеспечи-вает невысокую стоимость изделий.
Термоситаллы марок СТ38-1, СТ50-1, СТ50-2 в виде по-лированных пластин толщиной 0,5-1 мм широко используются в качестве подложек тонкопленочных гибридных интеграль-ных микросхем. В табл.3.1 приведены некоторые показатели указанных марок ситаллов (цифры после букв обозначают