Чем отличается стеклотекстолит от гетинакса

Слоистые пластики (гетинакс и текстолит)

Из слоистых пластиков наиболее широкое распространение по­лучили гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, асботекстолит.

Гетинакс — слоистый листовой материал, изготовленный методом горячего прессования двух или более слоев бумаги, пропи­танной термореактивной смолой. В зависимости от марки гетинакса в качестве связующего вещества применяют фенолформальдегидную или эпоксидную смолу.

Гетинакс сохраняет основные параметры в интервале темпера­тур от -60 до +105°С; обладает анизотропностью (электрическая прочность гетинакса вдоль слоев в 5. 8 раз ниже, чем поперек, а удельное электрическое сопротивление ниже в 50. 100 раз). Влагостойкость вдоль слоев гетинакса значительно ниже, чем поперек. Гетинакс растворяется в кислотах и щелочах, устойчив к действию минеральных масел и жиров.

Изделия из гетинакса изготавливают механической обработкой, штамповкой и вытяжкой. Детали из листов толщиной более 15 мм штампуют с нагреванием до температуры 120. 130°С, а вытягива­ют с нагреванием до температуры 150. 180°С. Для повышения вла­гостойкости изделия из гетинакса пропитывают в бакелитовой смо­ле, разведенной в спирте, с последующей сушкой, т.е. подвергают бакелизации.

Выпускается гетинакс в виде листов и плит толщиной 0,4.. .50 мм в виде трубок и цилиндров, из которых изготавливают каркасы ка­тушек и изоляционные трубки диаметром 10. 80 мм с толщиной стенок 1,5. 5 мм. Гетинакс используют также в качестве оснований для печатных плат.

Текстолит — слоистый материал, изготовленный методом го­рячего прессования хлопчатобумажной ткани, пропитанной фенолформальдегидной смолой. Промышленность выпускает текстолит конструкционный и электротехнический на основе таких тканей, как бязь, миткаль, шифон (для изделий, работающих на высоких частотах).

Текстолит конструкционный выпускается в виде листов толщи­ной 0,5. 8 мм и плит толщиной 8. 70 мм. Текстолит используют в интервале температур от -60 до + 150°С.

Текстолит электротехнический выпускается в виде листов тол­щиной 0,5. 8 мм и плит толщиной 0,5. 50 мм. Этот текстолит ис­пользуют в интервале температур от -60 до + 105°С.

Листовой текстолит применяют как конструкционно-изоляцион­ный материал для изготовления изделий, которые подвергаются ударным нагрузкам, истиранию (детали переключателей), не требу­ют высоких электроизоляционных свойств (панели, каркасы, щиты, крепежные планки), а также в качестве оснований для печатных плат.

Детали из текстолита изготавливают по такой же технологии, как и детали из гетинакса, подвергая их бакелизации.

Текстолит значительно дороже гетинакса, так как стоимость тка­ни значительно выше стоимости бумаги.

Стеклотекстолит — это слоистый материал, полученный горячим прессованием стеклоткани, пропитанной термореактивны­ми смолами. Выпускается в виде листов толщиной 0,5.. .8 мм и плит толщиной 9. 35 мм. Стеклотекстолит используют при температу­ре до 200 °С. Он обладает повышенной влагостойкостью и лучши­ми электрическими и механическими параметрами по сравнению с гетинаксом и текстолитом, но хуже обрабатывается механически.

Асботекстолит — это слоистый пластик, полученный горя­чим прессованием асбестовой ткани, пропитанной резольной фенолформальдегидной смолой. Выпускается в виде плит толщиной 6. 30 мм. Применяется для изготовления деталей с повышенной теплостойкостью.

Материалы для конструирования печатных плат

Стеклотекстолит чаще других материалов применяется для изготовления основания жесткой платы. Стеклотекстолит обладает хорошими диэлектрическими свойствами, механической прочностью и химической стойкостью, долговечностью и безопасностью, допускается эксплуатация стеклотекстолита в условиях повышенной влажности. Наиболее важные характеристики материала – электроизолирующие свойства и вторая по значимости характеристика – температура стеклования Tg, ограничивающая область применения. Температура перехода материала из твердого состояния в пластичное состояние – температура стеклования. Чем выше температура стеклования смолы, тем меньше коэффициент линейного расширения диэлектрика, приводящего к разрушению проводников платы. Значение температуры стеклования зависит от молекулярного веса молекул смолы, используемой при изготовлении материала. Появление и увеличение эластичности происходит в некотором диапазоне температур. Центральная величина внутри этого диапазона называется температурой стеклования. Увеличение температуры стеклования возможно при совершенствовании технологии производства стеклотекстолита.

Стеклотекстолит – материал, изготавливаемый методом горячего прессования нескольких слоев стеклоткани, пропитанных связующим составом – эпоксидной или фенолформальдегидной смолой. Существует множество марок выпускающихся для различных условий эксплуатации. Выработаны различные требования к технологии изготовления. Температура воспламенения различных марок стеклотекстолита от 300 до 500 °С. СТЭФ распространенная отечественная марка стеклотекстолита расшифровывается как стеклотекстолит эпоксиднофенольный. СТЭФ-1 отличается от СТЭФ только технологией изготовления делающей его более пригодным для механической обработки. СТЭФ-У имеет улучшенные механические и электроизолирующие свойства по сравнению с маркой СТЭФ-1.

Разновидностью этого материала является фольгированный стеклотекстолит, использующийся в производстве плат.

Фольгированным материалом называют материал основания платы, имеющий с одной или двух сторон проводящую фольгу – листовой проводниковый материал, предназначенный для образования проводящего рисунка платы. От качества и параметров применяемого материала зависит успех производства плат и надежность изготавливаемого прибора.

Фольгированный стеклотекстолит имеет множество марок. Для производства плат используются отечественные марки в соответствии с ГОСТ выпускающиеся нашими производителями: СФ, СОНФ-У, СТФ, СТНФ, СНФ, ДФМ-59, СФВН и марки импортных стеклотекстолитов FR-4, FR-5, CEM-3 имеющие множество модификаций. Для изготовления плат предназначенных для работы в условиях нормальной и повышенной влажности при температуре от -60 до +85 °С применяется марка СФ, имеющая множество типов, один из них СФ-1-35Г.

Обозначения в наименовании СФ-1-35Г:

• СФ — стеклотекстолит фольгированный
• 1 — односторонний
• 35 — Толщина фольги 35 микрон
• Г — гальваностойкая фольга

Для производства большинства электронных приборов можно применять марку СОНФ-У, ее температура эксплуатации от -60 до +155 °С. Обозначения в наименовании: С и Ф – стеклотекстолит фольгированный, ОН – общего назначения, У — содержит бромсодержащую добавку и относится к классу негорючих пластиков. Толщина фольги размещенной на основании имеет значения из ряда 18, 35, 50, 70, 105 микрон. Толщина фольгированного стеклотекстолита находится в диапазоне от 0,5 до 3 мм.

FR-4 огнеупорный (Fire Retardent) импортный фольгированный стеклотекстолит. FR-4 на сегодня самая распространенная марка материала для производства печатных плат. Высокие технологические и эксплуатационные характеристики обусловили популярность этого материала.

FR-4 имеет номинальную толщину 1,6 мм, облицованный медной фольгой толщиной 35 мкм с одной или двух сторон. Стандартный FR-4 толщиной 1,6 мм состоит из восьми слоев («препрегов») стеклотекстолита. На центральном слое обычно находится логотип производителя, цвет его отражает класс горючести данного материала (красный — UL94-VO, синий — UL94-HB). Обычно, FR-4 — прозрачен, стандартный зелёный цвет определяется цветом паяльной маски, нанесённой на законченную печатную плату

• объемное электрическое сопротивление после кондиционирования и восстановления (Ом х м): 9,2 х 1013;
• поверхностное электрическое сопротивление (Ом): 1,4 х1012;
• прочность на отслаивание фольги после воздействия гальванического раствора (Н/мм): 2,2;
• горючесть (вертикальный метод испытания): класс Vо.

Односторонний фольгированный стеклотекстолит CEM-3. CEM-3 – импортный материал (Composite Epoxy Material), наиболее соответствующий фольгированному стеклотекстолиту марки FR-4, при цене на 10-15 % меньше. Представляет собой стекловолокнистое основание между двумя наружными слоями стеклоткани. Подходит для металлизации отверстий. CEM-3 молочно-белого цвета или прозрачный материал, очень гладкий. Материал легко сверлится и штампуется. Кроме фольгированного текстолита для изготовления плат используется множество различных материалов.

Гетинакс

Односторонний фольгированный гетинакс.

Фольгированный гетинакс предназначен для изготовления плат предназначенных для работы при обычной влажности воздуха с одно- или двухсторонним монтажом деталей без металлизации отверстий. Технологическое отличие гетинакса от стеклотекстолита состоит в использовании при его производстве бумаги, а не стеклоткани. Материал является дешевым и легко штампуемым. Имеет хорошие электрические характеристики в нормальных условиях. Материал обладает недостатками: плохая химическая стойкость и плохая теплостойкость, гигроскопичность.

Отечественный фольгированный гетинакс марок ГФ-1-35, ГФ-2-35, ГФ-1-50 и ГФ-2-50 рассчитан на работу при относительной влажности 45 — 76 % и температуре 15 — 35 С°, материал основания имеет коричневый цвет. XPC, FR-1, FR-2 – импортные фольгированные гетинаксы. Эти материалы имеют основание из бумаги с фенольным наполнителем, материалы хорошо штампуются.

— FR-3 – модификация FR-2, но в качестве наполнителя вместо фенольной смолы используется эпоксидная смола. Материал предназначен для производства плат без металлизации отверстий.

— CEM-1 – материал, состоящий из эпоксидной смолы (Composite Epoxy Material) на бумажной основе с одним слоем стеклоткани. Предназначен для производства плат без металлизации отверстий, материал хорошо штампуется. Обычно молочно-белого или молочно-желтого цвета.

Прочие фольгированные материалы применяются для более жестких условий эксплуатации, но имеют более высокую цену. Их основание выполнено на основе химических соединений, позволяющих улучшить свойства плат: керамика, арамид, полиэстер, полиимидная смола, бисмалеинимид-триазин, эфир цианат, фторопласт.

Покрытия площадок печатной платы

Рассмотрим, какие бывают покрытия медных площадок. Наиболее часто площадки покрываются сплавом олово-свинец, или ПОС. Способ нанесения и выравнивания поверхности припоя называют HAL или HASL (от английского Hot Air Solder Leveling — выравнивание припоя горячим воздухом). Это покрытие обеспечивает наилучшую паяемость площадок. Однако на смену ему приходят более современные покрытия, как правило, совместимые с требованиями международной директивы RoHS. Эта директива требует запретить присутствие вредных веществ, в том числе свинца, в продукции. Пока что действие RoHS не распространяется на территорию нашей страны, однако помнить о ее существовании небесполезно. HASL применяется повсеместно, если нет иных требований. Иммерсионное (химическое) золочение используется для обеспечения более ровной поверхности платы (особенно это важно для площадок BGA), однако имеет несколько более низкую паяемость. Пайка в печи выполняется примерно по той же технологии, что и HASL, но ручная пайка требует применения специальных флюсов. Органическое покрытие, или OSP, защищает поверхность меди от окисления. Его недостаток — малый срок сохранения паяемости (менее 6 месяцев). Иммерсионное олово обеспечивает ровную поверхность и хорошую паяемость, хотя тоже имеет ограниченный срок пригодности для пайки. Бессвинцовый HAL имеет те же свойства, что и свинец-содержащий, но состав припоя — примерно 99,8% олова и 0,2% добавок. Контакты ножевых разъемов, подвергающихся трению при эксплуатации платы, гальваническим способом покрывают более толстым и более жестким слоем золота. Для обоих видов золочения применяется никелевый подслой для предотвращения диффузии золота.

Защитные и другие виды покрытий печатной платы

Для полноты картины рассмотрим функциональное назначение и материалы покрытий печатной платы.

— Паяльная маска — наносится на поверхность платы для защиты проводников от случайного замыкания и грязи, а также для защиты стеклотекстолита от термоударов при пайке. Маска не несет другой функциональной нагрузки и не может служить защитой от влаги, плесени, пробоя и т. д. (за исключением случаев применения специальных видов масок).

— Маркировка — наносится на плату краской поверх маски для упрощения идентификации самой платы и расположенных на ней компонентов.

— Отслаиваемая маска — наносится на заданные участки платы, которые надо временно защитить, например, от пайки. В дальнейшем ее легко удалить, так как она представляет собой резиноподобный компаунд и просто отслаивается.

— Карбоновое контактное покрытие — наносится в определенные места платы как контактные поля для клавиатур. Покрытие имеет хорошую проводимость, не окисляется и износостойко.

— Графитовые резистивные элементы — могут наноситься на поверхность платы для выполнения функции резисторов. К сожалению, точность выполнения номиналов невысока — не точнее ±20% (с лазерной подгонкой— до 5%).

— Серебряные контактные перемычки — могут наноситься как дополнительные проводники, создавая еще один проводящий слой при недостатке места для трассировки. Применяются в основном для однослойных и двусторонних печатных плат.

Стеклотекстолит, гетинакс, текстолит

Стеклотекстолит представляет собой материал, состоящий из нескольких слоев стеклоткани, которые в свою очередь пропитаны полимерной термореактивной смолой и склеены между собой под высоким давлением. Стеклотекстолит можно подразделить на два вида: конструкционный и электротехнический.

Стеклотекстолит это отличный композиционный пластик, который обладает самыми высокими диэлектрическими и механическими показателями среди пластмасс, отличается высокой стойкостью к действию внешней среды, влагостойкостью и долговечностью (может находиться в эксплуатации в течении 20 лет). На сегодняшний день стеклотекстолит нашел свое применение в различных отраслях народного хозяйства.

Следует помнить, что стеклотекстолит не является токсичным материалом и не взрывоопасен. Однако в процессе обработки материала в воздух выделяется стеклянная пыль, поэтому помещение, где обрабатывается данный материал должно быть оснащено вентиляцией.

Гетинакс является слоистым материалом, который был получен путем горячего прессования бумаги, пропитанной теплореактивной смолой. Различают несколько видов гетинакса: гетинакс марки I, гетинакс марки V, гетинакс марки ЛГ. Все эти виды обладают высокими электроизоляционными показателями.

Текстолит это еще одна разновидность слоистого материала на основе хлопчатобумажной ткани, пропитанной полимерной термореактивной смолой. Применяется для изготовления втулок, шестерен, панелей, подшипников скольжения и для других изделий промышленного назначения. Изделия из текстолита обеспечивают бесшумность работы механизма, отличаются длительным сроком эксплуатации.

Слоистые пластики (гетинакс, текстолит)

Стеклотекстолит — слоистый пластик. Представляет собой слоистый листовой материал, состоящий из нескольких слоев стеклоткани, склеенных между собой методом горячего прессования, с добавлением термореактивного эпоксифенольного связующего. Стеклотекстолит листовой используется в качестве электроизоляционного материала во многих отраслях промышленности. Стеклотекстолит — экологически чистый материал, обладает высокими диэлектрическими и механическими свойствами, тепло- и влагостойкостью, долговечностью.

Марка

Композиция

Интервал рабочих температур,°С

Габариты

Гетинакс

Гетинакс — слоистый пластик. Это электроизоляционный слоистый прессованный материал, имеющий бумажную основу, пропитанную фенольной или эпоксидной смолой. В основном гетинакс используется как основа заготовок печатных плат. Материал обладает низкой механической прочностью, легко обрабатывается и имеет относительно низкую стоимость. Гетинакс широко используется для дешёвого изготовления плат в низковольтной бытовой аппаратуре, т.к. в разогретом состоянии допускает штамповку, благодаря чему получается плата любой формы вместе со всеми отверстиями.

Существуют несколько разновидностей гетинакса, они различаются между собой условиями эксплуатации и составом, из которого они изготовлены.

Гетинакс I: производится из состава на основе фенолформальдегидной смолы, толщина листа от 0,4 до 50 мм. Имеет высокие механические свойства, хорошо поддается механической обработке резкой и сверлением. Отличается низким водопоглощением и сохранением электроизоляционных свойств при изменении влажности. Предназначен для работы на воздухе, рекомендуется к применению в низковольтной технике до 1000В в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды и в трансформаторном масле.

Гетинакс V: изготавливается на основе совмещенных эпоксидной и фенолформальдегидной смол, толщиной от 1,0 до 50,0 мм. Помимо хороших механических показателей, имеет отличные электроизоляционные свойства: высокая электрическая прочность вдоль слоев и низкое значение тангенса угла диэлектрических потерь. Используется как электроизоляционный материал в условиях нормальной относительной влажности воздуха и в трансформаторном масле при напряжении свыше 1000В и частоте тока до 106 Гц.

Гетинакс ЛГ (лавсановый электротехнический) изготавливается по ТУ 16-503.224-82. Представляет собой слоистый прессованный материал, состоящий из нескольких слоев полиэфирной бумаги, пропитанной термореактивным связующим. Диапазон рабочей температуры при длительной эксплуатации составляет от -65°С до +150°С. Применяется как материал для электроизоляции, при работе на воздухе в условиях нормальной относительной влажности, а также в условиях повышенной влажности 93% при температуре 40°С.